当我们拿起手中的电话“喂、喂、喂,土豆土豆,我是黄河”的时候,当我们微信聊天打出“死鬼,我好稀罕你”的时候,你有没有想过,说出的这些话或者打出的这些字是怎么传输的呢,是怎么送到对方那边去的呢?

这里我们学习数据传输过程中的几个基础概念。

比特

二进制中的“位”,例如“1”或者“0”就是一个位,也称作为一个比特,简称1bit。比特用来衡量信息量的多少。

举个例子,你发微信,手机打电话,信息在传输的时候这些东西都变成“1”和“0”的组合形式。 比如我们在电脑上需要发送一个英文“A”,计算机会用“1000001”来表示“A”,所以到这你该懂了,其实我们的数字世界都是由“1”和“0”组成的。而每一个二进制“1”或者“0”就是一个位,也称作一个bit。

波特

用来衡量每秒钟波形发生的变化。或者理解为每秒钟波形振荡的次数。波特率,或者称为调制速率。如果数据不压缩,波特率等于每秒传输的数据位数;如果数据进行压缩,那么每秒传输的数据通常大于调制速率。

码元

携带数据信息的信号单元叫做码元。单位时间内通过信道传输的码元数目称为码元速率,简称波特率。

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以上说法较为官方,如果不懂继续往下看。

码元的官方解释为: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。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。

通俗的解释如图1所示,图中的“0”代表一个码元,图中的“1”也可以代表一个码元。此时,数据是没有经过压缩的。所以图中的“0”长度称为码元长度,图中“1”的长度也称为码元长度。此时我们把这种码元叫做k进制码元。此时的码元状态有2种,一种代表“0”状态,一种代表“1”状态。而且每个码元对应1个比特。

波特率与数据传输距离(数据传输速率度量单位-比特)(1)

图1:数字信号波形图

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),此时码元为M进制码元。

举例,当M=4时,我们叫做4进制码元,意味着有4种离散状态,分别为“00”,“01”,“10”,“11”状态。如图2所示,图中分别有“00”,“01”,“10”,“11”码元“00”,“01”,“10”,“11”码元。此时数据经过了压缩,所以这里面每个码元对应了2个比特。

波特率与数据传输距离(数据传输速率度量单位-比特)(2)

图2:四进制马原图

波特率:单位时间内,通过信道传输的码元数目成为码元速率,单位波特(Baud,B)。

波特率和码元的关系如下:

波特率与数据传输距离(数据传输速率度量单位-比特)(3)

假设,图1,图2中的T为1秒钟,那么图1的码元长度为1/2=0.5s,通过公式可知,图1波特率=1/0.5=2(B)。

图2的码元长度为1/4=0.25s,通过公式可知,图2波特率为1/0.25=4(B)

图1两个码元对应了2个bit信息,分别为“1”,“0”;图2四个码元对应了8个比特信息,分别为“0”,“0”,“0”,“1”,“1”,“0”,“1”,“1”。

比特率和波特率关系如下:

波特率与数据传输距离(数据传输速率度量单位-比特)(4)

其中,H是每个符号所包含的平均信息量是每个符号所包含的平均信息量。(备注:通俗地说就是每个码元里面的比特数。)

通过公式可以知道,图1的比特率=2×1=2b/s。

因为图1中含有2个码元,分别为“0”和“1”。代表中单位时间内通过了2个码元。

每个码元里面含有的平均信息量(比特数)是1个。

通过公式可以知道,图2的比特率=4×2=8b/s。

因为图2中含有4个码元,分别为“00”、“01”、“10”、“11”。代表中单位时间内通过了4个码元。

每个码元里面含有的平均信息量(比特数)是2个。

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