带宽,波特率,信息速率,信道容量之间的关系

带宽:

带宽分为两种。一种是模拟系统中的带宽,又叫频宽。指在单位时间内传输数据的能力。单位为赫兹(Hz)。一种是数字系统中的带宽,指系统单位时间内可以传送的位数。单位为bps。

在模拟系统中,带宽用来标识传输信号所占有的频率宽度,这个宽度由信号的系最高频率和最低频率决定,两者之差就是带宽值。如通信系统中,20MHz的OFDM信号,即这个OFDM信号的带宽为20MHz,其中MHz为模拟频率。

在数字系统中,系统中带宽严格意义上应使用波特率(Baud)表示,即每秒的脉冲数。在数字系统中所说的带宽通常是指系统可承载的最大数据量。如千兆光纤,即这个光纤系统可以支持1000Mbps的数据传输速度。另外又由于1Bytes = 8bit,我们平时使用实时网速监控软件看到的网速,单位都为B/s而非bps。这也是为什么千兆光纤,网速监控软件的极限理论性能网速只能达到125MB/s。

波特率(RB):

单位时间内通过信道传输的码元个数称为码元传输速率,简称波特率,单位为波特(Baud或Symbol/s)。它是对符号传输速率的一种度量,表示单位时间内传输符号的个数。通过不同的调制方式可以在一个符号上承载多个比特信息,如QPSK,即一个QPSK符号承载2个bit信息。

波特率(RB)与码元长度(TB)的关系为:

R_{B}=\frac{1}{T_{B}}

信息速率(Rb):

单位时间内数字通信系统中所传输的二进制(0和1)码元个数,单位为比特每秒(bit/s)。

若一个码元携带n bit的信息量,则M Baud的码元传输速率所对应的信息速率为M*n bit/s。

信息速率Rb与波特率RB之间的关系为:

       Rb=R_{B}*log2M

式中,M为进制数。

信道容量:

信道容量就是指在信道上进行无差错传输所能达到的最大传输速率。香农公式表示了信道容量与信道带宽、信号平均功率和噪声功率的关系:

C=Blog2(1+\frac{S}{N})

式中:B为模拟带宽(Hz),S为信号平均功率(W),N为噪声功率(W)。C为信道容量(bit/s)。信道容量与数字通信系统中的系统带宽的关系为:数字通信系统中所说的带宽与数据传输速率(Rb)相等,这个数据传输速率是系统的实际传输速率,而通过香农定理计算出来的信道容量是该数字通信系统在当前模拟带宽和信噪比情况下的最大的数据传输速率,即最大数字带宽。


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