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2.1.2 通信技术指标

数据通信的主要技术指标有数据传输速率、传输延迟、信道带宽、信道容量及数据传输的误码率等。这些指标是衡量数据传输的有效性和可靠性的参数。有效性主要由数据传输速率、传输延迟、信道带宽和信道容量等指标来衡量;可靠性一般用数据传输的误码率指标来衡量。

1)信息传输速率

信息传输速率(information rate,信息速率)的定义是通信线路(或系统)单位时间内传输的信息量,即每秒能传输的二进制位数,通常用Rb表示,其单位是bit/ s或b / s,英文缩略语为bps。信息传输速率又称比特率(bit rate)、传信率。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1 bit。例如,10010110 是8 位二进制数字,所携带的信息量为8 bit。

2)信号传输速率

信号传输速率(signaling rate,信号速率)的定义是通信线路(或系统)单位时间内传输的码元(脉冲)个数;或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,其单位是波特(Bd)。

信号传输速率又称波特率、传码率、码元传输速率(简称码元速率)或调制速率。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,即“时间轴上的一个信号编码单元”。

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。

如果每秒传输1 个码元,则称为1 Bd;如果1 码元的时间长短为200 ms,则每秒可传输5个码元,那么码元速率(波特率)就是5 Bd。

波特率(码元速率)并没有限定是何种进制的码元,故给出波特率时必须说明这个码元的进制。对N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

例如,波特率为600 Bd,则在二进制时,比特率也为600 bit/ s;在四进制时,由于lb 4 = 2,故比特率为120 bit/ s。可知,在一个码元中可传送多个比特。

显然,对二进制码元,因为lb 2 = 1,所以Rb =RB。波特率与比特率在数值上相等,但单位不同,即二者代表的意义不同。

例如,当系统以每秒50 个二进制符号传输时,信息速率为50 bit/ s,信号速率为50 Bd。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,否则会出现帧同步错误。

3)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,或码组/秒、比特/秒(可知,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 个数据位和1 个停止位,则对应的比特率为

因为是二进制编码,所以对应的波特率也为9600 Bd。

4)信号传播速度

信号传播速度 v 是指电磁波在介质中单位时间内传播的距离,单位是m / s。

电磁波在真空中的传播速度约为3×10 8 m / s,电磁波在一般金属中的传播速度约为2×10 8 m / s。

5)信号带宽

信号带宽是指信号的频率范围,即信号的最高频率与最低频率之差,单位是Hz。

6)信道带宽

信道带宽 F 是指物理信道允许通过的信号的频率范围,单位是Hz。

有效带宽是指单位大小的信号通过信道时,幅度衰减为原信号的0.707 倍时,最高频率与最低频率之差。

7)信道容量

信道容量是衡量系统有效性的指标。它与系统的通信效率和可靠性都有直接的关系。信道容量是指信道所能达到的最大传输功率能力。它表征一个信道传输数据的能力,单位也是比特/秒。当信道的实际信息传输速率低于信道容量 C 时,就可实现有效的信息传输;而当实际信息传输速率超过信道容量时,传输质量就不能保证。

实际上,衡量系统可靠性指标的误码率和衡量通信效率的传输速率两者之间是相互制约的,即在一定条件下,提高通信效率会使可靠性降低,提高可靠性就会使通信效率降低。但是,衡量可靠性的误码率指标受通信设备、传输线路和传输环境等影响,不可能大幅度提高。那么,能否在误码率一定的条件下,无限制地或尽可能地提高传输速率呢?实际上,这是不可能的。对于特定的数据通信系统来讲,传输速率是有极限的。

8)误码率

误码率 Pe 是传送中数据出错的概率,也称出错率。它是通信系统中衡量系统传输可靠性的重要指标。设传输的数据码元总数为 N ,出错的位数为 Ne ,则误码率为

9)传输延迟

传输延迟是指由于各种原因的影响,而使系统信息在传输过程中存在着不同程度的延误或滞后的现象。信息的传输延迟时间包括发送和接收处理时间、电信号响应时间、中间转发时间及信道传输时间等。

传输时延:发送一组信息所用的时间,该时间与信息传输速率和信息格式有关。

传播时延:信号在物理媒体中传输一定距离所用的时间。它与信号传播速度和距离有关。

电磁波在光纤、微波信道中的传播速度为3×10 8 m / s,而在一般电缆中的传播速度约为光速的2 /3。 uq7nL6Gguvp6BKSIM132U/gUkMq1mSKHLj9EKBl0bGsdzaBkYQrY6qilxDoYP28q

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