通信中的一些基本概念

1、码元，波特率，比特率，电平，频道带宽 基本概念的理解码元：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。 符号即用于表示某数字码型据位数不同，对应不同的键控调制方式的一定相位或幅度值 的 一段正弦载波其长度即符号长度。符号速率即载波信号的参数（如相位）转换速率，实际上是载波状态的变化速率。符号 率越高，响应的传输速率也越高，但信号中包含的频谱成分越高，占用的带宽越宽。 波特率即 调制速率 或 符号速率，指的是信号被 调制 以后在单位时间内的波特 数，即单位时间内 载波 参数变化（相位或者幅度）的次数。它是对信号传输速率

2、的一种度量，通常以波特每秒"（Bps）为单位。波特率有时候会同比特率混淆，实际上后者是对信息传输速率（传信率）的度量 。波特率可以被理解为单位时间内传输码元符号的个数（传符号率），通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。因此信息传输速率即比特率在数值上和波特率有这样的关 系：波特率 =比特率/每符号含的比特数信号的带宽取决于波特率，也就是说跟有关。如果编码算法可以使得每个符号（一段载波）能够传送（表示）更多的比特，则传同样的数据所需要的带宽更窄！另外，A/D编码算法，是压缩数据量的关键，模拟语音经过不同A/D编码的算法，产生的数据量是有所不同的。例如：设信道带宽为 3MH

3、z,信噪比S/N为2dB（即100倍），若传送BPSK信号则可达到的 最大数据速率是多少？解答：带噪信道应该用香农公式计算，最大数据速率为3M X log2（1+ 100） bps = 3M X 6.65 = 20MHz, 对于 BPSK 信号，正弦载波用两种相位状态，表示 1比特（0或1）。其波特率也是20MHz。log后面的2应该是下标；如果传输的是 QPSK的信号，一个正弦载波可以有 4个不同的相位，可以表示两位二进制 数位的4种信息状态。那么波特率为 0.5 X20MHz= 10MHz, 所以根据香农定理移项可知， 只需要占用1.5MHz的带宽。可以这样理解，对于待传输的货物（一定数目

4、的二进制比特），用箱子（符号或者调制方式）去装货，如果每个箱子多装一点（每符号多表示几个比特），那么运的次数少一些，效率高（带宽少）；反之则效率低。比特率这个词有多种翻译，比如码率等，表示经过编码（压缩）后的音频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最少的单位，要么是 0,要么是1。比特率与音频 压缩的关系简单的说就是比特率越高音质就越好，但编码后的文件就越大；如果比特率越少则情况刚好翻转。电平：电平”就是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值。这里的电量自然指电功率”、电压”、电流”并将倍数化为对数，用 分贝”表示，记作“d区分别记作：101g（P2/P1）、201g（

5、U2/U1）、201g（I2/I1）上式中P、U、I分别是电功率、电压、电流。 -“d骑两个好处：其一读写、计算方便。如多级放大器的总放大倍数为各级放大倍数相乘，用分贝则可改用相加。其二能如实地反映人对声音的感觉。实践证明，声音的分贝数增加或减少一倍，人耳听觉响度也提高或降低一倍。即人耳听觉与声音功率分贝数成正比。例如蚊子叫声与大炮响声相差100万倍，但人的感觉仅有 60倍的差异，而100万倍恰是60dB。（现在觉得特别冤枉，以前在大学还没有学电路理论，我问老师，电平与电压有什么不一样，他说我无理取闹，这么简单的问题还问。这个问题简单吗？）信号频道带宽、符号率、速率对应关系一、信号频道带宽、符

6、号率、速率对应关系（以 DCOSIS2.0为例）1、频道利用率：在 DCOSIS定义载波的升余弦滚降系数分别为：下行信道a=0.15,则：下行信道利用率为1/（1+ a0.869。上行信道口=0.25 ,则：上行频带利用率为1/（1+ “）=0.8。2、符号率：符号率=频道利用率M言道带宽下行信道的物理带宽为；8M。每1个下行信道的符号率为 8Mx 0.869 =6.952M上行信道的物理带宽为：200kHzX 2n-1 , n=1、2、3、4、5、6。最大为6.4M。每1个上行信道（6.4M）的符号率为：6.4MX 0.8 = 5.12M3、数据调制比特率；由 QAM调制等级M决定，为log

7、2M （bit）,其中M为QAM调制等QAM4=2 , QAM8=3 , QAM16=4 , QAM32=5 , QAM64=6 , QAM128=7 , QAM256=8.4、信道的数据速率：数据速率=符号率本据调制比特率：下行信道(8M) , 256QAM调制，符号率为 6.952M ,则：下行数据速率为 6.952MX log2M = 6.952MX 8(256QAM) = 55.616Mb/s上行信道(6.4M) , 64QAM调制，符号率为 5.12M ,则：上行数据速率为 5.12MX log2M = 5.12MX 6 (64QAM) = 30.72 (Mb/s)通过以上计算可见，

8、如果网络传输性能质量好，而且设备也支持高级的调制方式并且工 作在比较宽的频道，每一台设备（CMTS ）的数据处理容量就可以大大提高*附：频带符号率比特率比特率比特率比特率比特率kHzksymbols/seckb/s kb/s kb/skb/skb/snQPSK-4QAM8QAM16QAM 32QAM 64QAM200160320480640800960400320640960128016001920800640128019202560320038401600128025603840512064007680320025605120768010240128001536064005120102401

9、53602048025600 30720*数据调制与传输条件HFC网络质量（C/N）和CMTS应用调制方式之间的关系。在满速率、满足误码率10-8的条件下，|QPSK (4QAM)要求大于 14dB8QAM要求大于18dB16QAM要求大于21dB32QAM要求大于24dB64QAM要求大于27dB128QAM要求大于30dB256QAM要求大于33dB数字通信中的数据传输速率、波特率、符号率的关系在数字通信中的数据传输速率与调制速率是两个容易混淆的概念。数据传输速率（又称码率、比特率或数据带宽）描述通信中每秒传送数据代码的比特数，单位是bps。 当要将数据进行远距离传送时，往往是将数据通过调

10、制解调技术进行传送的，即将数据信号先调制在载波上传送，如 QPSK、各种QAM调制等，在接收端再通过解调得到数据信号。 数据信号在对载波调制过程中会使载波的各种参数产生变化（幅度变化、相位变化、频率变化、载波的有或无等，视调制方式而定）。 波特率是描述数据信号对模拟载波调制过程中，载波每秒中变化的数值，又称为调制速率，波特率又称符号率。在数据调制中，数据是由符号组成的，随着采用的调制技术的不同，调制符号所映射的比特数也不同。符号又称单位码元，它是一个单元传送周期内的数据信息。 如果一个单位码元对应二个比特数（一个二进制数有两种状态0和1,所以为二个比特）的数据信息，那么符号率等于比特率；如果一个单位码元对应多个比特数的数据信息（m个），则称单位码元为多进制码元。此时比特率与符号率的关系是：比特率 =符号率*log2 m,比如QPSK调制是四相位码，它的一个单位码元对应2个比特数据信息，即 m=4,则比特率=2*符号率，这里“log2 m又称为频带利用率，单位是：bps/hz。另外已调信号传输时，符号率（ SR）和传输带宽（BW）的关系是：BW=SR （1 + a） , a 是低通滤波器的滚降系数 。当a的取值为0时，频带利用率最高，占用的带宽最小，但由于波形拖尾振荡起伏大（如图5-15b）,容易造成码间干扰； 当a的取值为1时，带外特性呈平坦特性，占用的带宽最大是为0时的两