码元速率 波特率.doc

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1、2.2.3数字信道的特性一个数字脉冲称为一个码元。如字母A的ASCII码是，可用7个脉冲来表示，亦可认为由7个码元组成。码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取0和1两个离散值，则一个码元携带1比特（bit）的信息。若码元可取4个离散值，则一个码元携带2比特信息。一般的，一个码元携带的信息量n（比特）与码元取的离散值个数N具有如下关系：下面用码元和信息量的概念说明数字信道的基本情况。1.波特率、数据速率和信道容量码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T秒，则码元速率B=1/T，单位叫波特，这是为了

2、纪念电报码的发明者法国人波特（Baudot），故码元速率也叫波特率，或称作调制速率、波形速率、符号速率。1924年奈奎斯特推导出有限带宽无噪声信道的极限波特率，称为奈氏定理。若信道带宽为W，则奈氏定理的最大码元速率为：B=2W（Baud）奈氏定理指定的信道容量也叫奈氏极限，它由信道的物理特性决定。超过奈氏极限传送脉冲信号是不可能的。因此要进一步提高波特率，就必须改善信道的带宽。数据速率指单位时间内信道上传送的信息量（比特数）。数字信道的通频带（即带宽）决定了信道中能不失真的传输脉冲序列的最高速率，即信道容量。在一定波特率下提高数据速率的途径是用一个码元

3、表示更多的比特数。若把两比特编码为一码元，则数据速率可成倍提高，我们有公式：（b/s）式中R表示数据速率，B、N、W的含义如上所述，单位为每秒比特（bitspersecond），记为bps或b/s。数据速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”是两个不同的概念。两者在数量上有上述公式所描述的关系。若1个码元只携带1bit的信息量，则两者在数值上是相等的。即。但若使1个码元携带bit的信息量，则Baud的码元传输速率为bps。例如，有一个带宽为3kHz的理想低通信道，其码元传输速率为6000baud。而最高数据速率可随编码方式的不同而有不同的取值。若1个码

4、元能携带2bit的信息量，则最高的数据速率为12000bps。这些都是不考虑噪声的理想情况下的极限值。至于有噪声影响的实际信道，则远远达不到这个极限值。2.误码率香农（shannon）提出有噪声信道的极限数据速率用下述公式计算式中，为信道带宽，为信号的平均功率，为噪声平均功率，叫信噪比。实际使用中，与的比值太大，故常取分贝数。例如当=1000时，信噪比为30dB（分贝）。这个公式与信号取的离散值个数无关，也即无论用什么方式调制，只要给定了信号和噪声的平均功率，则单位时间内最大的信息传输量就确定了。例如，信道带宽为3000Hz，信噪比为30dB，则最大数

5、据速率=3000=3000×9.97≈30000bps。这是极限值，只有理论上的意义。实际上在3000Hz带宽的电话线上，数据速率能达到9600bps就很不错了。在有噪声的信道中，数据速率的增加意味着传输中出错的概率增加，可用误码率来表示传输二进制时出现差错的概率：式中表示误码率，表示出错位数，为传送的总位数。计算机通信网络中，要求误码率低于10-6，即平均传送一百万位才允许错1位。当误码率高于一定数值时，可用差错控制进行检查和纠正。3.信道延迟信号在信道中从源端到达宿端需要的时间即为信道延迟，它与信道的长度及信号传播速度有关。电信号一般已接近光速的速

6、度（300m/µs）传播，但随介质的不同而略有差别。例如，电缆中的传播速度一般为光速的77%，即200m/µs左右。一般来说，考虑信号从源端到达宿端的时间是没有意义的，但对于一种具体的网络，我们经常对该网络中相距最远的两个站之间的传播时延感兴趣。这时要考虑信号传播速度即网络通信线路的最大长度。如500m铜轴电缆的时延大约是2.5µs，远离地面3.6万公里的卫星，上行和下行的时延均约270ms。