1、速率

為碼元傳輸速率，又稱傳碼率、符號(hào)速率、波特率，定義為每秒傳輸碼元的速度，符號(hào)為波特（Baud），設(shè)每個(gè)碼元的長(zhǎng)度為(s)，則有（Baud）

為信息傳輸速率，又稱傳信率、比特率，定義為每秒傳輸比特的速度，符號(hào)為b/s，bps。

碼元速率和信息速率的關(guān)系為,M表示M進(jìn)制。

對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)，其頻帶利用率定義為單位帶寬內(nèi)的傳輸速率

2、帶寬

?

帶寬可用來(lái)描述信號(hào)帶寬、信道帶寬；對(duì)于信道來(lái)說(shuō)，又可分為兩種，模擬信道和數(shù)字信道。對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō)，也可分為兩種，數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)。

模擬信號(hào)的帶寬是指信號(hào)的波長(zhǎng)或頻率的范圍，用于衡量一個(gè)信號(hào)的頻率范圍，單位是Hz（每秒鐘電波的重復(fù)震動(dòng)次數(shù)）。一般的電信號(hào)（模擬信號(hào)），都是由各種不同頻率的電磁波所組成，對(duì)于這個(gè)電信號(hào)來(lái)說(shuō)，其包含的電磁波的頻率范圍，稱為這個(gè)電信號(hào)的帶寬。比如人的聲波信號(hào)，其絕大部分的能量，集中在300Hz ~ 3400Hz這個(gè)范圍，因此我們稱語(yǔ)音信號(hào)的帶寬是3.1Khz（3400-300）。

描述數(shù)字信道帶寬時(shí)，帶寬的單位是bps（ bit per second）。如果一個(gè)數(shù)字信道，其最大傳輸速率是100Mbps，我們稱其帶寬為100Mbps。

2.1 基帶信號(hào)帶寬

根據(jù)功率譜密度，可確定信號(hào)帶寬。未調(diào)制之前，基帶信號(hào)帶寬fB在數(shù)值上與RB相同,fB=1/TB=RB;

2.2頻帶信號(hào)帶寬

調(diào)制后的信號(hào)帶寬與調(diào)制方式有關(guān)；

對(duì)ASK來(lái)說(shuō),B2ask = 2fB;

對(duì)FSK來(lái)說(shuō),B2fsk = |f2-f1|+2fB;

對(duì)PSK來(lái)說(shuō),B2psk = 2fB;

2PSK頻譜特性與2ASK類似，只不過(guò)2ASK還有一根離散譜代表載波分量，2PSK沒(méi)有離散譜線。?
2.3 基帶信道帶寬、頻帶信道帶寬

2.3.1奈奎斯特帶寬

奈奎斯特第一準(zhǔn)則（抽樣點(diǎn)無(wú)失真準(zhǔn)則，或無(wú)碼間串?dāng)_（ISIFree)準(zhǔn)則）。

抽樣值無(wú)失真。即如果信號(hào)經(jīng)傳輸后整個(gè)波形發(fā)生了變化，但只要其特定點(diǎn)的抽樣值保持不變，那么用再次抽樣的方法仍然可以準(zhǔn)確無(wú)誤地恢復(fù)原始信碼。

奈奎斯特第一準(zhǔn)則規(guī)定理想低通信道的帶寬為fN時(shí)，則該系統(tǒng)無(wú)碼間干擾的最高傳輸速率為2fN，fN被定義為奈奎斯特帶寬。

該準(zhǔn)則描述的是理想低通，無(wú)高斯白噪聲情況下，能夠滿足無(wú)碼間串?dāng)_的最大符號(hào)速率同奈奎斯特帶寬之間的關(guān)系，fN = 1/2TB=RB/2，即當(dāng)奈奎斯特帶寬為1M時(shí)。為滿足無(wú)碼間串?dāng)_的條件，符號(hào)速率最大只能為2M；

對(duì)于具有理想帶通矩形特性（帶寬w）的信道，奈奎斯特準(zhǔn)則變?yōu)椋豪硐霂ㄐ诺赖淖罡叻?hào)傳輸率=1wbaud，fN = 1/TB=RB。即寬帶帶通信道每赫茲的最高符號(hào)傳輸率為每秒1個(gè)符號(hào)。即當(dāng)奈奎斯特帶寬為1M時(shí)。為滿足無(wú)碼間串?dāng)_的條件，符號(hào)速率最大只能為1M；

奈奎斯特準(zhǔn)則是在理想條件下得出的。在實(shí)際條件下，最高符號(hào)傳輸率小于在理想條件下得到的數(shù)值。

2.3.2信道帶寬（以下所述均為經(jīng)過(guò)濾波器的模擬帶寬）

基帶傳輸 ：按照能消除碼間串?dāng)_的奈奎斯特速率傳輸基帶信號(hào)時(shí)，所需的最小帶寬為fN(Hz)。此時(shí)在理論上實(shí)現(xiàn)了理想低通特性，但該理想的低通特性在物理上無(wú)法實(shí)現(xiàn)（時(shí)域h(t)非因果），將它的沖激響應(yīng)h(t)作為傳輸波形不合適。如下圖所示。

?為了解決這一問(wèn)題，我們可以使理想低通濾波器的邊沿緩慢下降，即余弦特性滾降，如下圖所示。為超出奈奎斯特帶寬的拓展量。。

?

滾降使帶寬增大為B=（1+a）*fN=（1+a）*1/2TB=（1+a）*RB/2，（0≤a≤1）。

當(dāng)a=0時(shí)，B=RB/2，此時(shí)實(shí)現(xiàn)了理想低通特性；原信號(hào)帶寬為B=RB，經(jīng)過(guò)低通濾波后的信號(hào)帶寬B=RB/2，雖然信號(hào)帶寬被截掉一半，但仍能恢復(fù)信息；此時(shí)頻帶利用率。

當(dāng)a=1時(shí)，B=RB；原信號(hào)帶寬為B=RB，經(jīng)過(guò)低通濾波后的信號(hào)帶寬仍為B=RB；此時(shí)頻帶利用率。

?頻帶傳輸時(shí)，B = （1+a）*fN = （1+a）*RB

當(dāng)a=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)了理想帶通特性；

例如，在數(shù)字電視系統(tǒng)，當(dāng)α=0.16時(shí)，一個(gè)模擬頻道的帶寬為8M，則Rs=8/(1+0.16)=6.896Mbps，如果采用64QAM調(diào)制方式Rb=6.896*log2(64) =41.376Mbps。

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參考鏈接

數(shù)字信號(hào)帶寬、信道帶寬、信息速率、基帶、頻帶的帶寬 - 簡(jiǎn)書(shū)文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-401494.html

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