通信中特定名词解释（波特率/带宽等）

 波特率/符号速率/传码率/数据速率/比特率/吞吐率/带宽  --之间的区别

 

　　在讲述这几个概念之前，我们先看看 信号一般是如何在信道 上传输的。

 

　　如上图所示，虽然我们只想传输bit0~bit7,但是由于通信机制的限制，我们必须在bit0之前加上start bit或者起始帧，在bit7之后加上stop bit或者结束帧，以及其他冗余部分。以上图来做参考，我们看看上述概念都是 如何定义的。

 

• 波特率（Baud or Baud rate ）,单位bps（bits  per second）或者baud本身就是单位，即1baud = 1bps,波特率就是图中的t1，表示一秒钟最多可以传输多少个符号（码元）。
• Symbol rate(符号速率，或者传码率，或者码元传输速率)，单位sps(symbol per second), symbol rate 就是等于波特率，即符号速率（传码率）也就是对应图中t1.
• 比特率（bit rate）,单位bps（bits per second）,比特率跟符号速率（传码率）意思很接近，像图中 情况，你可以认为比特率=符号速率，因为图中一个符号表示 一个比特。但是很多系统，一个符号可以表示多个bit，比如4PSK（QPSK）,一个 符号表示2个比特，因此 比特率 = 2 *符号速率。也有很多系统，多个符号表示一个bit，比如BLE  code PHY，8个符号表示一个bit，这个时候  比特率 = 符号速率/8。有时候，比特率也可以用来表示有效bit速率，比如上图，整个t2时间实际上只传输了8bit数据（另外2bit数据属于无效数据），因此你可以认为  bit rate  = 8/10 symbol rate。 
• 数据速率（data rate）,单位bps(bits per second)，data rate 的具体内涵要看语境，有时候data rate  = symbol rate，有时候 data rate = bit rate.
• 吞吐率（data throughput）,单位bps或者Bps（bits/bytes per second）,吞吐率度量的是一个比较长的时间，是用户实际感受的最大“速度”，就是如上图的t3，把t3时间传输的全部有效字节除以t3,就是吞吐率。计算吞吐率时，不仅要扣除像start bit / stop bit这种冗余bits，还要扣除字节与字节之间的延时 时间，以及块与块之间的延时时间等  ，因此吞吐率比数据率要 “ 慢 ”的 多。
• 带宽（bandwidth）.带宽有多重内涵，在计算机和网络领域，带宽基本等价于吞吐率，单位为bps或者Bps(bits/bytes per second)，  请参考上面 “吞吐率”说明。在信号处理/射频/微电子学领域，带宽就是两个极限频率只差，如图所示，B就是带宽。

 

极限频率只差，这才是带宽的本意 ，而吞吐率可以说是带宽的延申义，为什么带宽可以延申为“吞吐率”的意思？  这个是 由奈奎斯特定理而来的，1924年，奈奎斯特推导出有限带宽无噪声信道的极限传码率，称为奈奎斯特定理。若信道带宽为W(单位HZ),  则奈奎斯特定理的最大码元速率B为：

    B = 2W

上述公式可知，带宽直接决定了信道的最高传码率，因此用带宽来表示吞吐率也就在情理之中。

 

 

注 ：奈奎斯特定理其实就是香农采样定理的另一种表达式，两者是等价的。