1.3 数据传输速率

数据传输速率是衡量系统传输能力的主要指标，通常可用调制速率、数据传信速率描述。

1.调制速率

调制速率反映信号波形变换的频繁程度，其定义是每秒传输信号码元（波形）的个数，又称符号速率、码元速率或波特率，记为NBd，单位为波特（baud）。

若一个信号码元的持续时间为 T （秒），则波特率NBd为

其中，T为码元宽带或码元持续时间长度。

例如，若 T=833×10-6秒，则调制速率NBd=1/T=1/(833×10-6)≈1 200baud。

图 1-3（a）所示为二电平信号码元，一个信号码元有两种状态，0 或 1；图 1-3（b）所示为四电平信号，一个码元有 4 种不同的状态，01、11、00 或10，因此每个信号码元可以是4种状态之一；图 1-3（c）所示为调频波，以 f1 表示代码“1”，f0表示代码“0”。

NBd=1/T （baud）

由此可见，对于调制速率，不论一个信号码元有多少状态，也不论一个信号码元用多少二进制代码表示，只计算一秒内所传输的信号码元（波形）的个数。这里的信号码元的持续时间长度 T 是信号码元中的最短时间长度。如图 1-3（a）所示的连续两个“1”代码，其信号正电压持续时间长度为2T，而不能以2T作为信号码元时间长度。

2.数据传信速率

数据传信速率是指每秒传输二进制码元的个数（或单位时间内传送的比特数），又称比特率，记为 R，单位为比特/秒（bit/s），有时用千比特/秒（kbit/s）、兆比特/秒（Mbit/s）、吉比特/秒（Gbit/s）等。它是反映传输速率的另一个指标。

比特一词是英文（binary digital）的缩写，在信息论中作为信息量的度量单位，其为最小的信息单位。在数字通信中习惯上用它来表征二进制代码中的位。在数据通信中，如果使用代码“1”或“0”的概率是相同的，则每个“1”或“0”含有 1bit 的信息量。因此传递了一个代码就相当于传递了1比特的信息，故数据传信速率又称信息传输速率。

根据实际需要，数据传信速率已形成国际标准系列，一般按 2n·150（bit/s）算式确定，式中 n 为整数。比如有 300bit/s、600bit/s、1 200bit/s、2 400bit/s……19 200bit/s 等速率，也有不按这一等式的速率，如14.4kbit/s、28.8kbit/s、33.6kbit/s、56kbit/s、64kbit/s等。

3.调制速率与传信速率的关系

以上所讲的调制速率和数据传信速率的物理意义是不同的，前者描述了单位时间内系统所传输的码元数，而后者说明系统在单位时间内所传输的信息量，两者具有不同的定义，不应混淆，但是它们之间有确定的关系。当数据信号是二进制脉冲（即二状态或二电平）时，调制速率和数据传信速率相同，当数据信号采用多进制（多电平制、多状态制）时，则两者的速率是不相同的。

例如，图1-3（b）与图1-3（a）相比，四进制中一个信号码元（T）包含2个代码。这样对于图 1-3（b）来说，它的调制速率 NBd=1/T=1/(833×10-6)≈1 200baud（当 T=833×10-6s），但它的传信速率R=2NBd=2 400bit/s（当T=833×10-6s）。

一般而言，对于四电平信号，需要 2 位二进制码元表示，可表示 22 种不同的状态， R=2NBd（bit/s）。对于八电平信号，需要 3 位二进制码元表示，可表示 23 种不同的状态， R=3NBd（bit/s）。以此类推，若一个信号波形有M个电平，则需要用log2M个二进制码元表示。调制速率与数据传信速率的关系为

R=NBd log2M （bit/s）

可见，在相同码元周期（T）的情况下，每个码元可以变化的状态数越多，传送的数据也越多。据此通常可用增加信号码元的可变状态数（M）来提高数据传信速率。但是信号码元的宽度 T 受到信道带宽的限制，码元的可变状态数的增加会引起接收方错误判决的增多，因此在一定信道的条件下数据传信速率不可以无限增加。