通信原理有關概念、比較

1、傳信率傳信率是數(shù)字系統(tǒng)中每秒所傳送的bit數(shù)或平均信息量，單位為bit/s或BPS,用符號Rb表示碼元傳輸速率碼元傳輸速率簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（ Baud ），記為B。這是為了紀念電報碼的發(fā)明者法國人波特（Baudot），故碼元傳輸速率也稱為波特率，用符號RB表示。在數(shù)字通信中，一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元。如字母A的ASCII碼是01000001，可用7個脈沖來表示，亦可認為由7個碼元組成。碼元攜帶的信息量由碼元的離散值個數(shù)決定。若1秒內(nèi)傳2400個碼元，則傳碼率為2400B。數(shù)字信號有多進制和二進制之分，但碼元速率與進制數(shù)無關，只與傳輸?shù)拇a元長

2、度T有關。通常在給出碼元速率時，有必要說明碼元的進制。由于M進制的一個碼元可以用2M個二進制碼元去表示，因而在保證信息速率不變的情況下，M進制的碼元速率Rb與二進制的碼元速率RB之間有以下轉換關系： Rb= RB2M ( B ) 在數(shù)字調制中，四相調制碼元可以取4個相位值，一個碼元代表兩位二進制數(shù)。即2N=2。碼元傳輸速率（波特率）B和數(shù)據(jù)速率R的關系是： R=B2N（bps）數(shù)據(jù)傳輸速率（Data Transfer Rate）描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術指標之一。數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸構成數(shù)據(jù)代碼的比特數(shù)，也是人們常說的“倍速”數(shù)。單倍數(shù)傳輸時，每秒可以傳輸150KB數(shù)據(jù);四倍速傳

3、輸時，每秒可以傳輸600KB數(shù)據(jù)；40倍速傳輸時，每秒可以傳輸6MB數(shù)據(jù)（Internet數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達10Mbps）.以此類推。目前市場上常見的光盤光驅動器多為40倍速到50倍速。但要注意在實際使用中，受光盤讀速度和CPU傳輸本身的影響，上述速率會大打折扣，而且倍速越高，所打折扣越大。通常，平均傳輸速率能達到34MB就不錯了。 數(shù)據(jù)傳輸速率的定義:數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量?？捎谩氨忍芈省焙汀安ㄌ芈省眮肀硎?。數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上，等于每秒鐘傳輸構成數(shù)據(jù)代碼的二進制比特數(shù)，單位為比特/秒(b/s)，也記做bps； 常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：Kbps、Mbps、Gbps

4、與Tb/s，目前最快的以太局域網(wǎng)理論傳輸速率（也就是所說的“帶寬”）為10Gbit/s。其中： 1Kbps = 103 bps 1Mbps = 106bps 1Gbps = 109 bps 1Tbps = 1012 bps 數(shù)據(jù)傳輸速率計算公式：S=1/T(log2N)，其中：T為一個數(shù)字脈沖信號的寬度（全寬碼）或重復周期（歸零碼），單位為秒；N表示一個脈沖所能表示的有效值狀態(tài)，通常N=2K（K為二進制信息的位數(shù)）。當N=2時，數(shù)據(jù)傳輸速率的公式就可簡化為：S=1/T，表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于碼元脈沖的重復頻率。 “波特率”也稱“碼元速率”、“調制速率”，或者“信號傳輸速率”，是指每秒傳輸?shù)拇a元（

5、符號）數(shù)，單位為波特，記作Baud。若每個碼元所含的信息量為1比特，則波特率等于比特率。計算公式：B=1/T（Baud），式中T為信號碼元的寬度，單位為秒。 由以上兩公式可以得出：S=Blog2N（bit/s），或B=S/log2N（Baud） 在計算機中，一個符號的含義為高低電平，分別代表邏輯“1”和邏輯“0”，所以每個符號所含的信息量剛好為1比特，因此在計算機通信中，常將“比特率”稱為“波特率”，即： 1波特（B）= 1比特（bit）= 1位/秒（1bit/s） 例如：電傳打字機最快傳輸率為每秒10個字符/秒，每個字符包含11個二進制位，則數(shù)據(jù)傳輸率為：11位/字符10個字符/秒=110位

6、/秒=110波特（Baud）。 還有一種表示數(shù)據(jù)傳輸速率的方法就是“位時間”（Td），它是指傳送一個二進制位所需時間，用Td表示。計算機公式如下。 Td = 1/波特率 = 1/B 例如：B=110bit/s，則Td = 1/110 0.0091ms數(shù)據(jù)傳輸速率的定義 數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術指標之一。數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒種傳輸構成數(shù)據(jù)代碼的二進制比特數(shù)，單位為比特/秒(bit/second)，記作bps。對于二進制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為：S=1/T(bps) 其中，T為發(fā)送每一比特所需要的時間。例如，如果在通信信道上發(fā)送一比特0、1信號所需要的時間是0.001ms，那么

7、信道的數(shù)據(jù)傳輸速率為1 000 000bps。 在實際應用中，常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：kbps、Mbps和Gbps。其中： 1kbps103bps 1Mbps106kbps 1Gbps109bps帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率 在現(xiàn)代網(wǎng)絡技術中，人們總是以“帶寬”來表示信道的數(shù)據(jù)傳輸速率，“帶寬”與“速率”幾乎成了同義詞。信道帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率的關系可以奈奎斯特(Nyquist)準則與香農(nóng)(Shanon)定律描述。 奈奎斯特準則指出：如果間隔為/(=2f),通過理想通信信道傳輸窄脈沖信號，則前后碼元之間不產(chǎn)生相互竄擾。因此，對于二進制數(shù)據(jù)信號的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與通信信道帶寬B（B=f,單位Hz)

8、的關系可以寫為： Rmax2.f(bps) 對于二進制數(shù)據(jù)若信道帶寬B=f=3000Hz，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6000bps。 奈奎斯特定理描述了有限帶寬、無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的關系。香農(nóng)定理則描述了有限帶寬、有隨機熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬、信噪比之間的關系。 香農(nóng)定理指出：在有隨機熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號時，數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與信道帶寬B、信噪比S/N的關系為：RmaxB.log2(1+S/N) 式中，Rmax單位為bps,帶寬B單位為Hz，信噪比S/N通常以dB（分貝）數(shù)表示。若S/N=30(dB),那么信噪比根據(jù)公式：S/N(dB)=10.lg(S/N)

9、可得，S/N1000。若帶寬B=3000Hz，則Rmax30kbps。香農(nóng)定律給出了一個有限帶寬、有熱噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率的極限值。它表示對于帶寬只有3000Hz的通信信道，信噪比在30db時，無論數(shù)據(jù)采用二進制或更多的離散電平值表示，都不能用越過0kbps的速率傳輸數(shù)據(jù)。 因此通信信道最大傳輸速率與信道帶寬之間存在著明確的關系，所以人們可以用“帶寬”去取代“速率”。例如，人們常把網(wǎng)絡的“高數(shù)據(jù)傳輸速率”用網(wǎng)絡的“高帶寬”去表述。因此“帶寬”與“速率”在網(wǎng)絡技術的討論中幾乎成了同義詞。關于通頻帶，3dB帶寬，三階截點和1dB壓縮點，截止頻率，頻率范圍，帶寬，特征頻率（中心頻率），截止頻率

10、和增益（db) 1.通頻帶 通頻帶用于衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。由于放大電路中電容、電感及半導體器件結電容等電抗元件的存在，在輸入信號頻率較低或較高時，放大倍數(shù)的數(shù)值會下降并產(chǎn)生相移。通常情況下，放大電路只適用于放大某一個特定頻率范圍內(nèi)的信號。 如圖所示為某放大電路的幅頻特性曲線。 f1-f2之間為通頻帶下限截止頻率fL：在信號頻率下降到一定程度時，放大倍數(shù)的數(shù)值明顯下降，使放大倍數(shù)的數(shù)值等于0.707倍 的頻率稱為下 限截止頻率fL。 上限截止頻率fH：信號頻率上升到一定程度時，放大倍數(shù)的數(shù)值也將下降，使放大倍數(shù)的數(shù)值等于0.707倍 的頻率稱為上限截止頻率fH。 通頻帶fbw：

11、fL與fH之間形成的頻帶稱中頻段，或通頻帶fbw。 fbwfHfL 或者定義為： 在信號傳輸系統(tǒng)中,系統(tǒng)輸出信號從最大值衰減3dB的信號頻率為截止頻率,上下截止頻率之間的頻帶稱為通頻帶,用BW表示 通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適應能力越強。 通頻帶 英文：passband; transmission bands; pass band; 2. 3dB帶寬3dB-指的是比峰值功率小3dB（就是峰值的50）的頻譜范圍的帶寬； 6dB-同上，6dB對應的是峰值功率的25。3dB帶寬指幅值等于最大值的二分之根號二倍時對應的頻帶寬度 幅值的平方即為功率，平方后變?yōu)?/2倍，在對數(shù)坐標中就是 -

12、3dB的位置了，也就是半功率點了，對應的帶寬就是功率在減少至其一半以前的頻帶寬度，表示在該帶寬內(nèi)集中了一半的功率。 3. 關于三階截點和1dB壓縮點 1dB壓縮點(P1dB)是輸出功率的性能參數(shù)。壓縮點越高意味著輸出功率越高。P1dB是指與在很低的功率時相比增益減少1dB時的輸入(或輸出)功率點。三階截取點(IP3)是表示線性度或失真性能的參數(shù)。IP3越高表示線性度越好和更少的失真。 IIP3：Input 3rd order intercept point；輸入輸出三階截獲點（iip3,oip3）:反映放大器的線性特性。具體指三階諧波與輸入端基波電平相同時對應的輸入/輸出功率電平。IIP3 (

13、dBm) = Pin(dBm) +A/2 (dBc)P1dB：1dB compression point；1分貝壓縮點輸出功率（P1dB）：放大器有一個線性動態(tài)范圍，在這個范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進入非線性區(qū)，其輸出功率不再隨輸入功率的增加而線性增加，也就是說，其輸出功率低于小信號增益所預計的值。通常把增益下降到比線性增益低1dB時的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點，用P1dB表示。 典型情況下，當功率超過P1dB時，增益將迅速下降并達到一個最大的或完全飽和的輸出功率，其值比P1dB大3-4dB。 三階截點IIP3： 當兩個或多正弦信號經(jīng)

14、過放大器時，此時由于放大器的非線性作用，會輸出包括多種頻率的分量，其中以三階交調分量的功率電平最大，它是非線性中的三次項產(chǎn)生的，假設兩基頻信號的頻率分別是F1和F2，那么，三階交調分量的頻率為2F1-F2和2F2-F1，由于該頻率落在頻帶內(nèi)，是非線性產(chǎn)物。 4.截止頻率 用來說明電路頻率特性指標的特殊頻率。當保持電路輸入信號的幅度不變，改變頻率使輸出信號降至最大值的0.707倍，或某一特殊額定值時該頻率稱為截止頻率。 在高頻端和低頻端各有一個截止頻率，分別稱為上截止頻率和下截止頻率。兩個截止頻率之間的頻率范圍稱為通頻帶。 5.頻率范圍 是指音響系統(tǒng)能夠重放的最低有效回放頻率與最高有效回放頻率之

15、間的范圍。音響系統(tǒng)的頻率特性常用分貝刻度的縱坐標表示功率和用對數(shù)刻度的橫坐標表示頻率的頻率響應曲線來描述。當聲音功率比正常功率低3dB時，這個功率點稱為頻率響應的高頻截止點和低頻截止點。高頻截止點與低頻截止點之間的頻率，即為該設備的頻率響應；聲壓與相位滯后隨頻率變化的曲線分別叫作“幅頻特性”和“相頻特性”，合稱“頻率特性”。這是考察音箱性能優(yōu)劣的一個重要指標，它與音箱的性能和價位有著直接的關系，其分貝值越小說明音箱的頻響曲線越平坦、失真越小、性能越高。如：一音箱頻響為60Hz18kHz / 3dB。這兩個概念有時并不區(qū)分，就叫作頻響。6.帶寬 帶寬又叫頻寬是指在固定的的時間可傳輸?shù)馁Y料數(shù)量，亦

16、即在傳輸管道中可以傳遞數(shù)據(jù)的能力。在數(shù)字設備中，頻寬通常以bps表示，即每秒可傳輸之位數(shù)。在模擬設備中，頻寬通常以每秒傳送周期或赫茲Hertz (Hz)來表示。頻寬對基本輸出入系統(tǒng) (BIOS ) 設備尤其重要，如快速磁盤驅動器會受低頻寬的總線所阻礙。 單位時間內(nèi)能夠在線路上傳送的數(shù)據(jù)量，常用的單位是bps(bit per second)。 計算機網(wǎng)絡的帶寬是指網(wǎng)絡可通過的最高數(shù)據(jù)率，即每秒多少比特。 嚴格來說，數(shù)字網(wǎng)絡的帶寬應使用波特率來表示（band），表示每秒的脈沖數(shù)。而比特是信息單位，由于數(shù)字設備使用二進制，則每位電平所承載的信息量是1(以2為底2的對數(shù)，如果是四進制，則是以2為底的4

17、的對數(shù)，每位電平所承載的信息量為2)。因此，在數(shù)值上，波特與比特是相同的。由于人們對這兩個概念分的并不是很清楚，因此常使用比特率來表示速率，也正是用比特的人太多，所以比特率也就成了一個帶寬事實的標準叫法了。 描述帶寬時常常把“比特/秒”省略。 例如，帶寬是 10 M，實際上是 10 Mb/s。 這里的 M 是 106。 “帶寬”（bandwidth）有以下兩種不同的意義： 1.指信號具有的頻帶寬度.信號的帶寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所占據(jù)的頻率范圍. 2.在計算機網(wǎng)絡中，帶寬用來表示網(wǎng)絡的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，因此網(wǎng)絡帶寬表示在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡中的某一點到另一點所能通過的“最高

18、數(shù)據(jù)率”. 在網(wǎng)絡中有兩種不同的速率： 信號（即電磁波）在傳輸媒體上的傳播速率（米/秒，或公里/秒） 計算機向網(wǎng)絡發(fā)送比特的速率（比特/秒） 這兩種速率的意義和單位完全不同。 在理解帶寬這個概念之前，我們首先來看一個公式：帶寬=時鐘頻率x總線位數(shù)/8，從公式中我們可以看到，帶寬和時鐘頻率、總線位數(shù)是有著非常密切的關系的。其實在一個計算機系統(tǒng)中，不僅顯示器、內(nèi)存有帶寬的概念，在一塊板卡上，帶寬的概念就更多了，完全可以說是帶寬無處不在。 那到底什么是帶寬呢？帶寬的意義又是什么？簡單的說，帶寬就是傳輸速率，是指每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（MB/S），即每秒處理多少兆字節(jié)，高帶寬則意味著系統(tǒng)的高處理能力。

19、為了更形象地理解帶寬、位寬、時鐘頻率的關系，我們舉個比較形象的例子，工人加工零件，如果一個人干，在大家單個加工速度相同的情況下，肯定不如兩個人干的多，帶寬就象是加工零件的總數(shù)量，位寬仿佛工人數(shù)量，時鐘工作頻率相當于加工單個零件的速度，位寬越寬，時鐘頻率越高則總線帶寬越大,其好處也是顯而易見的。 帶寬是顯示器非常重要的一個參數(shù)，能夠決定顯示器性能的好壞。所謂帶寬是顯示器視頻放大器通頻帶寬度的簡稱，一個電路的帶寬實際上是反映該電路對輸入信號的響應速度。帶寬越寬，慣性越小，響應速度越快，允許通過的信號頻率越高，信號失真越小，它反映了顯示器的解像能力。該數(shù)字越大越好。 帶寬是代表顯示器顯示能力的一個綜

20、合指標，指每秒鐘所掃描的圖素個數(shù)，即單位時間內(nèi)每條掃描線上顯示的頻點數(shù)總和，以MHz為單位。帶寬越大表明顯示控制能力越強，顯示效果越佳。 帶寬的詳細計算公式如下:理論上帶寬 B=r(x) r(y) V r(x)表示每條水平掃描線上的圖素個數(shù) r(y)表示每楨畫面的水平掃描線數(shù) V 表示每秒畫面刷新率（即場頻） B 表示帶寬 再來說說顯卡，玩游戲的朋友都曉得，當玩一些大制作游戲的時候，畫面有時候會卡的比較厲害。其實這就是顯卡帶寬不足的問題，再具體點說，這是顯存帶寬不足。眾所周知，目前當?shù)赖腁GP接口是AGP 8X，而AGP總線的頻率是PCI總線的兩倍，也就是66MHz,很容易就可以換算出它的帶寬是2.1GB/S，在目前的環(huán)境下，這樣的帶寬就顯得很微不足道了，因為連最普通的ATI R9000的顯存帶寬都要達到400MHZ X 128Bit/8=6.4GB/s,其余的高端顯卡更是不用說了。正因為如此，INTE