由于專業(yè)要求，需要有信號傳輸方面的常識，這篇博文做點筆記，會不定時更新

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一、知識速提

電信博物館：http://www.kepu.net.cn/gb/technology/telecom/satellite/stl201.html

• 1、波特（baud）可以被理解為一個設(shè)備在一秒鐘內(nèi)發(fā)送（或接收）了多少碼元的數(shù)據(jù)，它是對符號傳輸速率的一種度量，表示單位時間內(nèi)傳輸符號的個數(shù)（傳符號率）。通過不同的調(diào)制方法可以在一個符號上負(fù)載多個比特信息。
• 2、比特率指每秒鐘通過信道傳輸?shù)男畔⒘?#xff08;也稱為位傳輸速率），即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，用來表示有效數(shù)據(jù)的傳輸速率。
• 3、帶寬表示通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，最初是電磁波頻帶的寬度的意思。常用的單位是bps(bit per second)
• 4、載噪比（信噪比）是用來標(biāo)示載波與載波噪音關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)測量尺度，通常記作CNR或者C/N(dB)。載噪比約高越好。
• 5、信噪比與載噪比區(qū)別在于，載噪比中的已調(diào)信號的功率包括了傳輸信號的功率和調(diào)制載波的功率，而信噪比中僅包括傳輸信號的功率。
• 6、分貝：分貝正大負(fù)小，n*10=10^n

二、基礎(chǔ)概念

1、波特

波特（Baud，單位符號：Bd）這一單位是以法國電訊工程師埃米爾·博多（英語：émile Baudot）（1845-1903）的姓氏來命名的，他是數(shù)位通訊的先驅(qū)之一，是電傳與博多式電報機的發(fā)明人。

在信息傳輸通道中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號單元叫碼元，每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼元傳輸速率，簡稱波特率，其單位是波特（Baud,symbol/s），波特率是傳輸通道頻寬的指標(biāo)。“波特”（Baud）本身已是速率，所以不需要寫成 Baud Rate（Rate是贅字）。單位“波特”本身就已經(jīng)是代表每秒的調(diào)制數(shù)，以“波特每秒”為單位是一種常見的錯誤，但是在一般中文口語化的溝通上還是常以“波特率”來描述“波特”（Baud）。

波特率可以被理解為一個設(shè)備在一秒鐘內(nèi)發(fā)送（或接收）了多少碼元的數(shù)據(jù)，它是對符號傳輸速率的一種度量，表示單位時間內(nèi)傳輸符號的個數(shù)（傳符號率）。通過不同的調(diào)制方法可以在一個符號上負(fù)載多個比特信息。在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中，波特率指單片機或計算機在串口通信時的速率，指的是信號被調(diào)制以后在單位時間內(nèi)的變化，即單位時間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)模擬線路信號的速率，以波形每秒的振蕩數(shù)來衡量。如果數(shù)據(jù)不壓縮，波特率等于每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，如果數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮，那么每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)通常大于調(diào)制速率，使得交換使用波特和比特/秒偶爾會產(chǎn)生錯誤。

信息傳輸速率即比特率在數(shù)值上和波特率有這樣的關(guān)系：
$I=S?lo{g}_{2}N$

其中：I為傳信率，S為波特率，N為每個符號承載的信息量，$lo{g}_{2}N$ 以比特為單位。

波特率與比特率的關(guān)系也可換算成：比特率=波特率*單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)。如數(shù)據(jù)傳送速率為240b/s，而每個字符格式包含10位（1個起始位，1個停止位，8個有效數(shù)據(jù)位），這時的波特率為240 baud (波特)，比特率(有效數(shù)據(jù)位的傳送速率)為240*10=2400 bps(比特每秒)。(但是一般調(diào)制速率大于波特率，比如曼徹斯特編碼）。

波特率與比特率的關(guān)系：

• 波特率（實際上應(yīng)該叫波特）是單位時間內(nèi)傳輸碼元符號的個數(shù)（傳符號率），通過不同的調(diào)制方法可以在一個碼元上承載多個比特信息。而比特率bps(bit per second)是對信息傳輸速率（傳信率）的度量。

• 比特率指每秒鐘通過信道傳輸?shù)男畔⒘?#xff08;也稱為位傳輸速率），即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)，用來表示有效數(shù)據(jù)的傳輸速率，用b/s 、bit/s、比特/秒，讀作：比特每秒，常用的單位有每秒比特數(shù)bit/s(bps)、每秒千比特數(shù)(Kbps)或每秒兆比特數(shù)(Mbps)(此處K和M分別為1000和1000000，而不是涉及計算機存儲器容量時的1024和1048576) 。

• 1波特即指每秒傳輸1個碼元符號（通過不同的調(diào)制方式，可以在一個碼元符號上負(fù)載多個bit位信息），1比特每秒是指每秒傳輸1比特（bit）。

• 波特率一般指的是調(diào)制解調(diào)器的通信速度即線路狀態(tài)更改的次數(shù)。只有每個信號符合所傳輸數(shù)據(jù)的一位時，才等于每秒位數(shù)。為了在彼此之間通信，調(diào)制解調(diào)器必須使用相同的波特率進(jìn)行操作。如果將調(diào)制解調(diào)器的波特率設(shè)置為高于其他的調(diào)制解調(diào)器的波特率，則較快的調(diào)制解調(diào)器通常要改變其波特率以匹配速度較慢的調(diào)制解調(diào)器。

• 嚴(yán)格來說，波特率一般不使用在通信傳輸領(lǐng)域。波特率描述的是單位時間內(nèi)調(diào)制信號的能力，經(jīng)它調(diào)制出來的信號才以比特的形式來傳輸，或者這樣說，信號在傳輸過程中，如果要經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，就需要調(diào)制，那么傳輸時間除了消耗在其它領(lǐng)域外，還消耗在調(diào)制過程和在信道的傳輸過程，描述信號調(diào)制能力用波特率，描述信號傳輸能力用比特率。

2、帶寬

帶寬 應(yīng)用的領(lǐng)域非常多，可以用來標(biāo)識信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸能力、標(biāo)識單位時間內(nèi)通過鏈路的數(shù)據(jù)量、標(biāo)識顯示器的顯示能力。在模擬信號系統(tǒng)又叫頻寬，是指在固定的時間可傳輸?shù)馁Y料數(shù)量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數(shù)據(jù)的能力。通常以每秒傳送周期或赫茲(Hz)來表示。在數(shù)字設(shè)備中，帶寬指單位時間能通過鏈路的數(shù)據(jù)量。通常以bps(bit per second)來表示，即每秒可傳輸之位數(shù)。

帶寬一詞最初指的是電磁波頻帶的寬度，也就是信號的最高頻率與最低頻率的差值。目前，它被更廣泛地借用在數(shù)字通信中，用來描述網(wǎng)絡(luò)或線路理論上傳輸數(shù)據(jù)的最高速率。這并不是它的學(xué)術(shù)定義，而是被引申地使用了。

• 總線帶寬指的是總線在單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量，等于總線位寬與工作頻率的乘積。例如：對于64位、800MHz的前端總線，它的數(shù)據(jù)傳輸率就等于64bit×800×1000×1000Hz÷8(Byte)÷1024÷1024÷1024≈6.0GB/s
• 內(nèi)存帶寬指的是內(nèi)存總線所能提供的數(shù)據(jù)傳輸能力。例如：DDR400內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸頻率為400MHz，那么單條模組就擁有64bit×400×2（ddr是上下沿采集信號）×1000×1000Hz÷8(Byte)÷1024÷1024÷1024≈3.0GB/s的帶寬。

一般來說，帶寬是以 bit（比特）表示，而電信，聯(lián)通，移動等運營商在推廣的時候往往忽略了這個單位。正常換算情況如下：

• 1Mbit=128KB
• 2Mbit=256KB
  （以此類推）

而換算后的速度才是您真實上網(wǎng)的速度。也就是說，如果你從你的運營商開通的帶寬是10M，那么代入計算公式，以上面換算的1M來計量則為：（1M=1024K）

• 1M/128K=1024/128=8
• 10/8=1.25M

也就是說你如果開通10M帶寬，可以達(dá)到最高1.25M的速度。一般來說，一臺計算機觀看電影，玩游戲等，4M帶寬足夠。但是如果你需要經(jīng)常下載大文件，建議還是使用更高帶寬

帶寬表示通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力時，意思為在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點到另一點所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。對于帶寬的概念，比較形象的一個比喻是高速公路。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(luò)的帶寬是指網(wǎng)絡(luò)可通過的最高數(shù)據(jù)率，即每秒多少比特。

嚴(yán)格來說，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的帶寬應(yīng)使用波特率來表示（baud），表示每秒的脈沖數(shù)。而比特是信息單位，由于數(shù)字設(shè)備使用二進(jìn)制，則每位電平所承載的信息量是以2為底2的對數(shù)，如果是四進(jìn)制，則是以2為底的4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(biāo)準(zhǔn)叫法了。

3、載噪比與信噪比

載噪比（信噪比）是用來標(biāo)示載波與載波噪音關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)測量尺度，通常記作CNR或者C/N(dB)。高的載噪比可以提供更好的網(wǎng)絡(luò)接收率、更好的網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量以及更好的網(wǎng)絡(luò)可靠率。載噪比中，載波的功率用Pc 表示，噪音的功率用Pn 表示。那么載噪比的分貝單位公式表示為：C/N = 10 lg(Pc/Pn)載噪比與信噪比相似為表示網(wǎng)絡(luò)信道質(zhì)量的尺度。但是信噪比通常在實際應(yīng)用中使用。載噪比則用于衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中。最佳的天線排列可以得到最佳載噪比值。

在通信中，另一個常用的載噪比是C/no，單位是dBHz，計算公式為(C/N)*B，其中B為系統(tǒng)帶寬，即為信號功率與噪聲功率密度之比。

信噪比與載噪比區(qū)別在于，載噪比中的已調(diào)信號的功率包括了傳輸信號的功率和調(diào)制載波的功率，而信噪比中僅包括傳輸信號的功率。因此對同一個傳輸系統(tǒng)而言，載噪比要比信噪比大，兩者之間相差一個載波功率。當(dāng)然載波功率與傳輸信號功率相比通常都是很小的，因而載噪比與信噪比在數(shù)值上十分接近。在調(diào)制傳輸系統(tǒng)中，一般采用載噪比指標(biāo)；而在基帶傳輸系統(tǒng)中，一般采用信噪比指標(biāo)。DVB廣播傳輸系統(tǒng)屬于調(diào)制傳輸系統(tǒng)，因此采用載噪比指標(biāo)。載噪比代表了噪聲干擾相對于調(diào)制信號而言的強弱程度。噪聲干擾的絕對強弱是沒有意義的，因為不同的傳輸系統(tǒng)的信號平均功率不同，而載噪比則直接反映出了調(diào)制信號與噪聲干擾間的相對強弱關(guān)系。DVB傳輸系統(tǒng)最終的信息傳輸?shù)目煽啃阅芫褪怯奢d噪比決定的。

定義改善系數(shù)I為信噪比與載噪比的差值，即I=S/N－C/N

4、分貝

分貝是對兩個信號電平之間的比值的一種度量，可用下式表示：

注意：分貝是一個相對差值，輸入和輸出是有單位的，但是它們的比值是沒有單位的，而經(jīng)過10lg這樣的算子運算之后的結(jié)果又是有單位的，即dB，通常我們習(xí)慣采用dB來表示兩者的相對關(guān)系，而不是采用倍數(shù)。

dBi和dBd 均表征天線增益的量，也是一個相對值，與dB類似，只是dBi及dBd有固定的參考基準(zhǔn)：dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性理想點源，dBd的參考基準(zhǔn)為半波振子。

上面的都是相對分貝值，下面的是絕對分貝值：

例子

5、一些重要公式

自由空間傳播公式：

關(guān)于其推到可參看：

香農(nóng)公式：

在香農(nóng)公式中，信道容量隨帶寬線性變化，而隨信號強度呈對數(shù)變換。

1948年香農(nóng)（shannon）的論文“通信的數(shù)學(xué)理論”成了信息論正式誕生的里程碑。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的信号传输中的常识的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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