波特率与比特率
波特率与比特率的概念对于很多电子工程师来说是模糊的,在此之前,笔者对此认识也一样。
波特率
波特率即模拟线路信号的速率,也称调制速率,以波形每秒的振荡数来衡量。如果数据不压缩,波特率等于每秒钟传输的数据位数,如果数据进行了压缩,那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率,使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。
波特率是指数据信号对载波的调制速率,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示,其单位是波特(Baud)。波特率与比特率的关系是比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。
在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率,简称波特率。波特率是传输通道频宽的指标。
每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率,简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率。
比特率
在数字信道中,比特率是数字信号的传输速率,它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示,其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000,而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。
波特率和比特率的区别
以下一些理解:
波特率与比特率是两个不同层次上的概念。
波特是码元的传输速率单位,他说明单位时间传输了多少个码元。码元的传输速率又叫调制速率,是从数字信号的角度(只有0,1两种状态)来定义的。B=1/T,T是调制信号的周期。波特率B的单位是(baud/s)。
码元
在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。这样的时间间隔内的信号称为二进制码元,而这个间隔被称为码元长度。
码元(symbol)是对二进制制数字中每一位数字的通称,也称为码位。例如键盘上的每个字母在二进制数字中都是由7个码元组成,如字母"A"的ASCII码(0x41)二进制数字0b'1000001,每一位二进制数字都是一位码元。
而比特率是信息量传输速率单位,即每秒传输的二进制代码位数,要称为数据传输速率,是从二进制信息的角度来定义的,其单位是b/s(bit/s)。
在无调制的传输过程中,如果数据不压缩,波特率等于每秒钟传输的数据位数,如果数据进行了压缩,那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率。
比特率与波特率的关系为:
S=B log2 N (b/s) 式(1)
式中:S:比特率; B:波特率; N:为一个脉冲信号所表示的有效状态。
二进制中,脉冲的有或无就表示这个码元状态的“1”或“0”。即码元有2个状态,式(1)中N=2。所以在二进制的情况下:
S=B log2 2=NB 式(2)
即在二进制的情况下,波特率与比特率数值相等,此时也称为两相调制。 但如果我们用4种不同的电压幅值0V、2V、4V和6V分别表示00、01、10和11,则玛元有4种状态,称为四相调制,式(1)中N=4。用这种信号传输数据时,每改变一次信号值就可用来传送2 bits数据。即
S=B log24 =2B 式 (3)
在这种情况下,比特率和波特率就不相等。还有八相调制,十六相调制等。
信道的传输速率
是信号在单位时间内传送的距离。传播速度接近于光速,因传播媒质不同有所不同。例如在电缆中,电信号传播速率是光速的77%左右。
吞吐量
吞吐量是衡量信道和网络性能的一个重要参数,数值上等于信道在单位时间内成功传输的总信息量,单位是b/s。
误码率
误码率又称出错率。是指信息在传输过程中的错误率。如果定义二进制位在传输过程中传错的概率是P,传输的总位数是N,舛错的位数是G,则
P=G/N 式(4)
在通信中信息常常以码元为单位,如果要求误码率低于10^-6,即要求平均每传送1Mbit信息中才允许错1bit。
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