数字通信系统中带宽的概念
02数据通信基础
• (3)全双工通信方式：通信双方可以同时进行双向的信息传输，通信的双 方必须都具有同时发送和接收的能力，并且需要两个信道分别传送两个 方向的信号。应用于计算机之间。
考点分析：数据传输的方式
• 数据传输方式依其数据在传输线上原样不变地传输还是调制变样后再传 输，可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。
• 信道按使用权限可分为专业信道和共用信道；接传输介质可分为有线 信道、无线信道和卫星信道；按传输信号的种类可以分为模拟信道和数 字信道等。
• 5．信道带宽：信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信 道上可传送信号的最高频率与最低效率之差。带宽越大，所能达到的传 输速率就越大，所以信道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。例如， 若一条传输线路可以接受600～2000 Hz的频率，则该传输线的带宽是 1400 Hz(2000～600 Hz)。普通电话线路的带宽一般为3000 Hz。
• (3)宽带传输：在同一信道上，宽带传输系统是可以进行数字信息和模拟 信息服务的。计算机局域网采用的数据传输系统有基带传输和宽带传输 两种方式，基带传输和宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同
考点分析：数据交换技术
常用的数据交换技术有：电路交换、报文交换、分组交换技术 1．电路交换技术（又称线路交换技术） 电路交换技术是在电话系统中广泛应用的一种传统交换技术，即在两个工 作站之间建立实际的物理连接。 基本过程包括三个阶段：建立连接（信道建立）、传输数据、拆除连接 （释放信道）。适合远距离成批传输数据。 电路交换的主要优点是实时性好，由于信道专用，通信速率较高；缺点是 线路利用率低，不能连接不同类型的线路组成链路，通信的双方必须同时 工作。
相干带宽计算公式
相干带宽计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：相干带宽是指光学通信中用来表示光信号频谱带宽的一个重要参数，通常用单位Hz（赫兹）来表示。
在光纤通信系统中，相干带宽是指从发送端到接收端的信号在频域上可以有效传输的带宽范围，通常用来衡量系统的传输性能和带宽利用率。
在光纤通信系统中，相干带宽的计算是非常复杂的，需要考虑很多因素，比如光纤的色散特性、光源的谱宽、检测器的带宽等。
不过，在一定的条件下，我们可以借助一些简单的公式来估算相干带宽。
我们需要了解一些基本的光学通信概念。
在光通信中，信号可以用频率域来描述，光信号的频率往往是非常高的，光波的频率可以达到几百THz（赫兹）。
当一个光信号通过光纤传输时，由于光纤的色散特性，不同频率的光信号会以不同的速度传播，导致信号传输时出现失真。
在光通信系统中，一个重要的参数是光源的谱宽度，通常表示为Δν，单位为赫兹。
光源的谱宽度决定了系统的带宽，即可用于传输的频率范围。
在实际系统中，光源的谱宽度是一个很重要的参数，不同的光源有不同的谱宽度。
接下来，我们来看看相干带宽的计算公式。
相干带宽可以用以下公式来估算：B=0.44\frac{λ^2}{Δλ}B表示相干带宽，λ表示光的波长，Δλ表示光源的谱宽度。
这个公式是基于光信号通过光纤传输时，波形的色散效应和频率失真进行的一些近似计算。
需要注意的是，这个公式是一个近似值，实际的相干带宽可能会有略微的差异。
除了上面的公式，还有其他一些方法可以用来计算相干带宽。
可以利用动态频谱分析仪来测量光信号的频谱，并通过一些分析方法来计算相干带宽。
这样的方法通常更加准确，但需要一些专业的仪器和技术支持。
相干带宽是光通信系统中一个非常重要的参数，它直接影响着系统的传输性能和带宽利用率。
通过合理的计算和估算，我们可以更好地设计和优化光通信系统，提高系统的性能和稳定性。
在实际应用中，我们可以根据系统的具体需要和要求来选择合适的计算方法和公式，以确保系统的正常运行和高效性能。
简述传输介质的带宽、波特率和位传输率的概念。
简述传输介质的带宽、波特率和位传输率的概念。
传输介质的带宽、波特率和位传输率是网络通信中三个重要的概念。
1. 带宽（Bandwidth）指的是一个物理通信通道或传输介质所
能够传输的最高频率范围。
它的单位通常是赫兹（Hz），表
示每秒传输的周期数。
在数字通信中，带宽通常表示可以传输的数据量大小。
带宽越大意味着能够传输更多的数据，网络连接速度更快。
2. 波特率（Baud Rate）也称为波特，指的是传输介质在单位
时间内传输的信号变化次数。
它通常用波特/秒（baud/s）表示，表示每秒传输的波特数。
波特率决定了信号在传输介质上传输的速度。
在数字通信中，波特率也可以等同于比特率。
3. 位传输率（Bit Rate）也称为比特率（Bitrate），指的是在
数字通信中，在单位时间内传输的比特数（每秒传输的位数）。
它的单位通常是比特/秒（bps）。
位传输率决定了信号在传输
介质上传输的速度，表示每秒钟可以传输的二进制数据量。
与波特率不同，位传输率以二进制位为单位，可以表示每个波特中可以传输多少个位。
综上所述，带宽表示传输介质的最高能力，波特率表示在单位时间内传输的波特数，而位传输率表示在单位时间内传输的比特数。
带宽定义和理解
-3dB带宽定义和理解-3dB带宽指幅值等于最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。
幅值的平方即为功率，平方后变为1/2倍，在对数坐标中就是-3dB的位置了，也就是半功率点了，对应的带宽就是功率在减少至其一半以前的频带宽度，表示在该带宽内集中了一半的功率。
3dB--指的是比峰值功率小3dB（就是峰值的50％）的频谱X围的带宽；6dB--同上，6dB 对应的是峰值功率的25％。
截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。
在高频端和低频端各有一个截止频率，分别称为上截止频率和下截止频率。
两个截止频率之间的频率X围称为通频带。
关于通频带，3dB带宽，三阶截点和1dB压缩点1.通频带通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
由于放大电路中电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件的存在，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的数值会下降并产生相移。
通常情况下，放大电路只适用于放大某一个特定频率X围内的信号。
如图所示为某放大电路的幅频特性曲线。
f1-f2之间为通频带下限截止频率fL：在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为下限截止频率fL。
上限截止频率fH：信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值也将下降，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为上限截止频率fH。
通频带fbw：fL与fH之间形成的频带称中频段，或通频带fbw。
fbw＝fH－fL或者定义为：在信号传输系统中,系统输出信号从最大值衰减3dB的信号频率为截止频率,上下截止频率之间的频带称为通频带,用BW表示通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。
"通频带"英文：passband;transmission bands;pass band;2.3dB带宽3dB--指的是比峰值功率小3dB（就是峰值的50％）的频谱X围的带宽；6dB--同上，6dB对应的是峰值功率的25％。
3dB带宽、截止频率、通频带等概念的定义
3dB带宽的定义、理解dB是功率增益的单位，表示一个相对值。
当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时，可按公式10lgA／B计算。
例如：A功率比B功率大一倍，那么10lgA ／B＝10lg2＝3dB，也就是说，A的功率比B的功率大3dB；如果A的功率为46dBm，B的功率为40dBm，则可以说，A比B大6dB；如果A天线为12dBd，B天线为14dBd，可以说A比B小2dB。
dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：10lg功率值／1mW。
例如：如果发射功率为1mW，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg1mW／1mW＝0dBm；对于40W的功率，则10lg（40W／1mW）＝46dBm。
3dB带宽是通过功率得出的，简单的讲就是指损耗下降3dB时对应的频率间隔，是带宽的定义，你可以把13GHz带宽示波器前端看作是一带通滤波器，若该滤波器的带宽足够高，所有信号会都进来，反之，信号的高频成分会被滤掉（衰减掉），因此您可以画一个功率/幅值vs频率曲线图，当输入一13GHz正弦波，其示波器上显示的幅值是被测对象实际幅值的70.7％左右，换算成dB值是， -3dB,换算成功率是半功率点，这就是-3dB带宽的定义。
-3dB带宽的理解-3dB带宽指幅值等于最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。
幅值的平方即为功率，平方后变为1/2倍，在对数坐标中就是-3dB的位置了，也就是半功率点了，对应的带宽就是功率在减少至其一半以前的频带宽度，表示在该带宽内集中了一半的功率。
3dB--指的是比峰值功率小3dB（就是峰值的50％）的频谱范围的带宽；6dB--同上，6dB对应的是峰值功率的25％。
截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。
在高频端和低频端各有一个截止频率，分别称为上截止频率和下截止频率。
两个截止频率之间的频率范围称为通频带。
数字通信系统中带宽的概念
引言在通信系统中我们经常会遇到“带宽”(Bandwidth)这个词，但我们也会遇到“带宽”的单位有时用赫兹（Hz）表示，而有时却用比特/秒（bit/S）表示，那么我们平时所说的“带宽”到底指的是什么呢？1、数字通信系统中带宽的概念早期的电子通信系统都是模拟系统。
当系统的变换域研究开始后，人们为了能够在频域定义系统的传递性能，便引进了“带宽”的概念。
当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率成为输入功率的一半时(即 3dB)，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。
比如在传统的固定电话系统中，从固定话机终端到交换中心的双绞线路系统(Twist pair)，所能提供的通信带宽可以到2MHz以上，其中我们的语音通信只使用了从300Hz~3400Hz的频段，使用的通信带宽约为3KHz。
现在，基于双绞线传输的xDSL接入网技术，能够充分使用语音带宽以外的频率，高速传送数据业务，实现宽带网接入。
图1 模拟电话线的频带(300Hz~3400Hz为语音通信频带，25KHz~1.1MHz为ADSL频带)数字通信系统中“带宽”的含义完全不同于模拟系统，它通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒(bit/S)或波特/秒(Baud/S)。
带宽越大，表示单位时间内的数字信息流量也越大；反之，则越小。
衡量二进制码流的基本单位称为“比特”，若传输速率达到64kb/s，就表示二进制信息的流量是每秒64,000比特。
衡量多进制码流的的基本单位为“波特”，若多进制码流的传输速率达80KB/S，就表示多进制符号的信息流量是每秒80,000波特，如果将多进制码，比如四进制码(22)，换算成的二进制来衡量，则信息比特流量为80X2=160Kb/S。
不同的数字业务其提供或需求的带宽也不一样。
如前面所说在固定电话网中的局与局之间的中继接口，所提供的带宽为64Kb/S；ISDN网中的用户网络侧接口（UNI）中的U接口(2B1Q码)，带宽为80KB/S(160Kb/S)；局间E1接口所提供的带宽为2Mb/S；同步数字传输网(SDH)中的STM-1信号速率为155Mb/S，等等。
数字通信系统中带宽的概念
引言在通信系统中我们经常会遇到“带宽”(Bandwidth)这个词，但我们也会遇到“带宽”的单位有时用赫兹（Hz）表示，而有时却用比特/秒（bit/S）表示，那么我们平时所说的“带宽”到底指的是什么呢？1、数字通信系统中带宽的概念早期的电子通信系统都是模拟系统。
当系统的变换域研究开始后，人们为了能够在频域定义系统的传递性能，便引进了“带宽”的概念。
当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率成为输入功率的一半时(即 3dB)，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。
比如在传统的固定电话系统中，从固定话机终端到交换中心的双绞线路系统(Twist pair)，所能提供的通信带宽可以到2MHz以上，其中我们的语音通信只使用了从300Hz~3400Hz的频段，使用的通信带宽约为3KHz。
现在，基于双绞线传输的xDSL接入网技术，能够充分使用语音带宽以外的频率，高速传送数据业务，实现宽带网接入。
图1 模拟电话线的频带(300Hz~3400Hz为语音通信频带，25KHz~1.1MHz为ADSL频带)数字通信系统中“带宽”的含义完全不同于模拟系统，它通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒(bit/S)或波特/秒(Baud/S)。
带宽越大，表示单位时间内的数字信息流量也越大；反之，则越小。
衡量二进制码流的基本单位称为“比特”，若传输速率达到64kb/s，就表示二进制信息的流量是每秒64,000比特。
衡量多进制码流的的基本单位为“波特”，若多进制码流的传输速率达80KB/S，就表示多进制符号的信息流量是每秒80,000波特，如果将多进制码，比如四进制码(22)，换算成的二进制来衡量，则信息比特流量为80X2=160Kb/S。
不同的数字业务其提供或需求的带宽也不一样。
如前面所说在固定电话网中的局与局之间的中继接口，所提供的带宽为64Kb/S；ISDN网中的用户网络侧接口（UNI）中的U接口(2B1Q码)，带宽为80KB/S(160Kb/S)；局间E1接口所提供的带宽为2Mb/S；同步数字传输网(SDH)中的STM-1信号速率为155Mb/S，等等。
码元、波特率、比特率、电平、频道带宽等概念的理解
码元、波特率、比特率、电平、频道带宽等概念的理解学习日记2009-12-28 22:06 阅读0 评论0字号：大中小码元、波特率、比特率、电平、频道带宽等概念的理解码元:在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。
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。
符号：即用于表示某数字码型[据位数不同，对应不同的键控调制方式]的一定相位或幅度值的一段正弦载波[其长度即符号长度]。
符号速率即载波信号的参数（如相位）转换速率，实际上是载波状态的变化速率。
符号率越高，响应的传输速率也越高，但信号中包含的频谱成分越高，占用的带宽越宽。
波特率：即调制速率或符号速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的波特数，即单位时间内载波参数变化(相位或者幅度)的次数。
它是对信号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒”（Bps）为单位。
波特率有时候会同比特率混淆，实际上后者是对信息传输速率（传信率）的度量。
波特率可以被理解为单位时间内传输码元符号的个数（传符号率），通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。
因此信息传输速率即比特率在数值上和波特率有这样的系：波特率＝比特率/每符号含的比特数信号的带宽取决于波特率，也就是说跟编码算法有。
如果编码算法可以使得每个符号（一段载波）能够传送(表示)更多的比特，则传同样的数据所需要的带宽更窄！另外，A/D编码算法，是压缩数据量的键，模拟语音经过不同A/D编码的算法，产生的数据量是有所不同的。
例如：设信道带宽为3MHz,信噪比S/N为2dB(即100倍)，若传送BPSK信号则可达到的最大数据速率是多少？解答：带噪信道应该用香农公式计算，最大数据速率为3M × log2(1+100) bps ＝ 3M × 6.65 = 20MHz, 对于BPSK信号，正弦载波用两种相位状态，表示1比特(0或1)。
其波特率也是20MHz。
如果传输的是QPSK的信号，一个正弦载波可以有4个不同的相位，可以表示两位二进制数位的4种信息状态。
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引言
在通信系统中我们经常会遇到“带宽”(Bandwidth)这个词，但我们也会遇到“带宽”的单位有时用赫兹（Hz）表示，而有时却用比特/秒（bit/S）表示，那么我们平时所说的“带宽”到底指的是什么呢？
1、数字通信系统中带宽的概念
早期的电子通信系统都是模拟系统。
当系统的变换域研究开始后，人们为了能够在频域定义系统的传递性能，便引进了“带宽”的概念。
当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率成为输入功率的一半时(即 3dB)，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。
比如在传统的固定电话系统中，从固定话机终端到交换中心的双绞线路系统(Twist pair)，所能提供的通信带宽可以到2MHz以上，其中我们的语音通信只使用了从300Hz~3400Hz的频段，使用的通信带宽约为3KHz。
现在，基于双绞线传输的xDSL接入网技术，能够充分使用语音带宽以外的频率，高速传送数据业务，实现宽带网接入。
图1 模拟电话线的频带
(300Hz~3400Hz为语音通信频带，25KHz~1.1MHz为ADSL频带)
数字通信系统中“带宽”的含义完全不同于模拟系统，它通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒(bit/S)或波特/秒(Baud/S)。
带宽越大，表示单位时间内的数字信息流量也越大；反之，则越小。
衡量二进制码流的基本单位称为“比特”，若传输速率达到64kb/s，就表示二进制信息的流量是每秒64,000比特。
衡量多进制码流的的基本单位为“波特”，若多进制码流的传输速率达80KB/S，就表示多进制符号的信息流量是每秒80,000波特，如果将多进制码，比如四进制码(22)，换算成的二进制来衡量，则信息比特流量为80X2=160Kb/S。
不同的数字业务其提供或需求的带宽也不一样。
如前面所说在固定电话网中的局与局
之间的中继接口，所提供的带宽为64Kb/S；ISDN网中的用户网络侧接口（UNI）中的U接口(2B1Q码)，带宽为80KB/S(160Kb/S)；局间E1接口所提供的带宽为2Mb/S；同步数字传输网(SDH)中的STM-1信号速率为155Mb/S，等等。
有时对于某一种业务却很难给出其带宽的确切值，因为数字信号的传输还与业务的带宽需求、传输质量、传输时间等因素有关。
对于数字通信系统来说，一般情况下系统所提供的带宽越宽，其业务的实时性也越好。
图2给出了各种业务与相应传输速率间的大略对应关系。
图2 各种数字业务的数据速率
2、传输介质的通信带宽
数据信号是通过相应的信道来发送和接收的。
信道可以是物理的信道，也可以是逻辑的信道。
物理信道是由传输介质与通信设备构成；逻辑信道是在物理信道基础上建立的两个节点之间的通信链路。
其中，物理信道中的传输介质是通信网络中最底层、最基本和最重要的资源。
传输介质从大的方面可分为导向介质和非导向介质，也即有线介质和无线介质。
●●常见的有线介质有：
1. 1.光缆(光纤)，其传输带宽为几百MHZ~几十THz(多模、单模光纤)。
因为
其传输带宽非常大，受外界电磁干扰小，所以在数字通信的高速传送网中最为
常用。
2. 2.同轴电缆，其传输带宽为几十MHz~1GHz（RG-8、RG-58、RG-59、RG-62
等），如在CATV网中用户终端到光节点间的部分，为75欧的同轴电缆(RG-59)。
3. 3.双绞线(Twist Pair)，传输带宽为几MHZ~几十MHz(22~26AWG，1~5类)。
●●无线介质主要是指无线电波，其中能够使用的频段也非常宽，可使用的范围
为3KHz~3000GHz。
当前只划分到了9KHz~400GzH的范围，而目前使用的频段仅到
几十吉赫兹。
3、信道容量与香农定理(Shannon Theroy)
也许我们会有这样一个问题：在xDSL 系统中，我们使用的传输介质是仅有几兆带宽的双绞线，而上面要传送几兆、十几兆甚至几十兆带宽的数据，如此高的速率能保证在几兆带宽的双绞线上可靠传输吗？或者说从另一个角度说，在给定通频带宽(Hz)的物理信道上，到底可以有多高的数据速率(b/S)来可靠传送信息？这也就是信道容量问题，早在半个多世纪以前，贝尔实验室（原AT&T 贝尔实验室，现朗讯贝尔实验室）的香农(Claude Elwood Shannon)博士就已经解答这个问题。
1948年，在《通信的数学原理》(Mathematical Theory of Communication)一文中，香农博士提出了著名的香农定理，为人们今天通信的发展垫定了坚实的理论基础。
香农定理指出，在噪声与信号独立的高斯白噪信道中，假设信号的功率为S ，噪声功率为N ，信道通频带宽为W(Hz)，则该信道的信道容量C 有
)/()1(log 2s b N S W C +
= (1)
这就是香农信道容量公式。
从公式(1)中我们可以看出，在特定带宽（W ）和特定信噪比(S/N)的信道中传送信息的速率是一定的。
由信道容量公式还可得出以下结论：
(1) (1) 提高信号S 与噪声N 功率之比，可以增加信道容量。
(2) (2) 当信道中噪声功率N →0时，信道容量C →∞，这就是说无干扰信道的信道容量
可以为无穷大。
(3) (3) 信道容量C 一定时，带宽W 与信噪比S/N 之间可以互换，即减小带宽，同时提
高信噪比，可以维持原来信道容量。
(4) (4) 信噪比一定时，增加带宽W 可以增大信道容量。
但噪声为高斯白噪声时(实际的
通信系统背景噪声大多为高斯白噪)，增加带宽同时会造成信噪比下降，因此无限增大带宽也只能对应有限信道容量，该极限容量为：
044.1n S
C W =∞= (2)
其中，n 0为噪声功率谱密度,n 0=N/W 。
香农公式可以画成图3中的曲线。
该图横坐标为信噪比S/N，以分贝dB为单位；纵坐标为C/W，单位为b/S/Hz，其物理意义为归一化信道容量，即单位频带的信息传输速率。
显然，C/W越大，频带的利用率越高，也即信道的利用率越高。
该曲线表示任何实际通信系统理论上频带利用能达到的极限。
曲线下方是实际通信系统能实现的频带利用区域，而上方为不可实现区域。
图3 归一化信道容量与信噪比关系曲线
香农定理的伟大之处在于它的理论指导意义。
香农公式给出频带利用的理论极限值，人在围绕着如何提高频带利用率这一目标展开了大量的研究，取得了辉煌的成果。
比如航天技术中的宇际通信，由航天器发回的信号往往掩埋在比它高几十分贝的宇宙噪声之中，虽然信号非常微弱，但香农公式指出信噪比和带宽可以互换，只要信噪比在理论计算的范围内，我们总可以找到一种方法将有用信号恢复出来。
另外，如移动通信中的多址接入技术（FDMA、TDMA、CDMA、SDMA以及OFDM），还有各种信源编码、信道传输编码、纠错编码技术等等，都得益于香农定理。
在xDSL传送系统中，人们正是选择了合理的信道编码技术（DMT和CAP 编码调制方式），可以保证信息在有限的通频带宽内可靠的传递，从而实现数据的高速传输，满足了人们宽带上网的需求。
结语
现在我们知道，在模拟通信系统或传输介质中，所说的“带宽”是指信号频率的通频范围，单位为“赫兹”。
而数字通信系统中“带宽”，理论上是指传输信道的信道容量，也即信道中传递信息的最大值，单位为“比特/秒”。
由于数字系统中的信道多指逻辑信道，而信道容量又是理论上的最大值(不可能达到)，所以平时我们使用的“带宽”一词，是指信道中
数据的实际传输最高速率。