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[MD880应用问题] 波特率的概念和扩展

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比特率
  比特率(bit rate)又称传信率、信息传输速率(简称信息速率,information rate)。其定义是:通信线路(或系统)单位时间(每秒)内传输的信息量,即每秒能传输的二进制位数,通常用Rb表示,其单位是比特/秒(bit/s或b/s,英文缩略语为bps)。
在二进制系统中,信息速率(比特率)与信号速率(波特率)相等,例如,当系统以每秒50个二进制符号传输时,信息速率为50bit/s,信号速率也为50Bd(波特)。在无调制的情况下,比特率等于波特率;采用调相技术时,比特率不等于波特率。通信系统的发送设备和接收设备必须在相同的波特率下工作,否则会出现帧不同步错误。
   波特率
  波特率(Baud rate)又称传码率、码元传输速率(简称码元速率)、信号传输速率(简称信号速率,signaling rate)或调制速率。其定义是:通信线路(或系统)单位时间(每秒)内传输的码元(脉冲)个数;或者表示信号调制过程中,单位时间内调制信号波形的变换次数,通常用RB表示,单位是波特(Bd或Baud,前者规范)。如果每秒传输1个码元就称为1Bd;如果1码元的时间长短为200ms,则每秒可传输5个码元,那么码元速率(波特率)就是5Bd。
  波特率(码元速率)并没有限定是何种进制的码元,所以给出波特率时必须说明这个码元的进制。对于M进制码元,比特率(信息速率)Rb与波特率(码元速率)RB的关系式为
  Rb=RB·lbM
  式中:lbM=log2M,表示M的以2为底的对数。显然,对于二进制码元,由于lb2=1,所以Rb=RB,即波特率与比特率在数值上相等,但单位不同,也即二者代表的意义不同。
  例如,波特率为600Bd,则在二进制时,比特率也为600bit/s;在四进制时,由于lb4=2,所以比特率为1200bit/s。可见,在一个码元中可以传送多个比特。
数据传输率
  数据传输率(data transfer rate)又称数据传输速率、数据传送率。其定义是:通信线路(或系统)单位时间(每秒)内传输的字符个数;或者单位时间(每秒)内传输的码组(字块)数或比特数。其单位是字符/秒;或者码组/秒、比特/秒(可见,当数据传输率用“bit/s”作单位时,即等于比特率)。
  例如,在某计算机异步串行通信系统中,数据传输率为960字符/s,每个字符包括1个起始位、8个数据位、1个停止位,则对应的比特率为10×960位/s=9600位/s=9600bit/s;因为是二进制编码,所以对应的波特率也为9600Bd。
波特,码元,比特
  波特(Bd)是计量单位,用于量度调制解调器等设备每秒信号变化次数的多少,即表示每秒时间内通信线路状态改变的次数,而不代表传输数据的多少。“波特”一词源于一位法国人的名字——Baudot。他于1877年为法国电报系统开发了一种编码方案。如果每1次信号改变,调制解调器传送1bit(位)数据,那么该系统的比特率(信息速率)与波特率(码元速率)相同。但是采用编码技术后,能使1Bd(1次信号改变)表示2bit或更多的比特(位)。每波特表示2bit(位)称作双位编码,每波特表示3bit(位)称作三位编码。也就是说,1次电压(或电流)波形的变化可能包括了几位数据,因此,不能把波特率和比特率混为一谈;前者指电压(或电流)变化次数(变化量),后者指传输数据量的多少。
       码元(code cell)是携带信息的数字单位,是指在数字信道中传送数字信号的一个波形符号,也即“时间轴上的一个信号编码单元”。码元可能是二进制的,也可能是多进制的。在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字,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。值得注意的是当码元的离散状态有大于2个时(如M大于2个) 时,此时码元为M进制码元。
现在有韩梅梅和小明明两个人需要通过数字系统来通信,韩梅梅要给小明明发送四个数字,分别是0、1、1、1,那么有很多种发送方式,如果用“二进制码元”发送,等等!什么是二进制码元?非常简单,就是用一个高电平表示表示1,用低电平表示0,您也可以理解为就是用1表示1,用0表示0,这样信号就发送出去了,那么这里用来表示0、1的一段信号,就是一个完整的码元,那么传输完这四个数字就要发送四个码元——0、1、1、1。
故事结束了吗?还早呢。如果我的码元是四进制(M=4)的,那么我的码元就有四种情况——0、1、2、3,那我就可以用四种幅度不同的高低电平来发送这四种不同的码元。如果我们事先约定好,用码元0表示00组合,用码元1表示01组合。用码元2表示11组合,用3表示10组合(扩展——去查查格雷码,GreyCode),那么现在发送这四个数字就只需要分别发送码元1和码元2即可了,因为码元1表示01,码元2表示11,不过相比于M=2的二进制码元,这里一个码元携带了2个比特的信息。
image.png
                              
图左的3v和-3v就是一个码元中的两种高低变化,一个码元携带1个比特。图右的是四种,一个码元携带2个比特。
小明给小红发送1314,二进制为1 11 1100,显而易见,如果用二进制码元,只能一个个发,发7次。但如果用八进制码元,可携带3bit信息,发送四次就够了。001,011,001,100。
比特(bit)是“信息量”的计量单位,1位二进制数所携带的信息量即为1bit(比特),例如,10010110是8位二进制数字,所携带的信息量为8bit。





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饕餮 2019-11-7 09:08:06 | 显示全部楼层
楼主可以把字体调整大一点,稍微排一下版,看着更舒服。
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我太难了 2019-11-7 14:42:12 | 显示全部楼层
饕餮 发表于 2019-11-7 09:08
楼主可以把字体调整大一点,稍微排一下版,看着更舒服。

好的,以后注意
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chinpin 2022-8-27 07:32:22 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享
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