通信中的带宽关系、以及码元、波特率、比特率、奈奎斯特带宽
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通信中的带宽关系、以及码元、波特率、⽐特率、奈奎斯特带宽1.带宽分类:
第⼀零点带宽、奈奎斯特带宽、信道带宽。
注意:
1)其中第⼀零点带宽、奈奎斯特带宽属于系统带宽;
2)信道带宽⼀般是第⼀零点带宽的⼆倍(带宽取得都是正半轴),也可以理解为在到信道时候,信号被整体搬移到正轴与负轴;
3)第⼀零点带宽为 Sa 函数正半轴与频率轴的第⼀个交点;
2.奈奎斯特带宽:1/(2τ) == (1/2)*第⼀零点带宽 == (1/2)*RB (占空⽐为:1)
2.1 why?
对于系统函数 H(w)为门宽为 pi/TB 的门函数,我们知道根据傅⾥叶变换,其对应于第⼀零点带宽为 TB 的Sa函数;(这个不会可以私聊我。
⽤到的知识点 1.门函数和Sa函数的变换;2.时域频域对称性);
那么其系统带宽(B)为:(pi/TB) / (2pi) = 1/(2*TB) (注意这⾥是占空⽐为1,实际这个TB应该是τ)
2.2 最⾼频带利⽤率:RB/B = (1/TB)/(1/(2*TB) ) = 2 Baud/Hz (占空⽐为1)
2.3 所以RB = 2*B = 2 ;将1/(2*TB) 称为奈奎斯特带宽,记为fN;将该系统⽆码间串扰的最⾼传输速率(2*fN),称为奈奎斯特速率。
2.4例如:
2G时候GSM系统带宽 200khz,理论上最⼤传输速率400kbit/s,但是实际只能达到270.833kbit/s;
3. 码元、波特(率)、⽐特率、奈奎斯特准则
波特(率),单位时间内传输的码元数,码元带的信息量不同,那么波特⾃然不同。
⽐特率:⼀个码元携带1bit信息,对应1bit/s,⼀个码元携带2bit信息,对应2bit/s
奈奎斯特准则:描述数字信道容量,根据波特的不同,有不同的容量,其值为两倍
码元:⼀个码元可以携带⼀个信息,可以携带多个信息,换成计算机语⾔,就是1bit信息(2个)、2bit信息(4个)
4.对于占空⽐为1/2:时域变窄,频谱展宽,带宽加倍
τ = TB/2;会导致带宽B = 1/τ = 2/TB = 2Rb;
奈奎斯特带宽 = 1/(2τ) = 1/(2(TB/2)) = 1/TB = Rb;
5.量化级增多:
导致编码位数增多,占⽤带宽增加,传码率也增加;。