带宽，码元，波特，速率

1. 带宽

定义：信号或信道所占用的那一段连续频率范围的宽度 ^[1](#1)

2. 码元

定义：在一个固定长度的时间间隔 .^[2](#2) (码元周期)内，通过传输介质 (网线，光纤，无线电磁波)发送的一个完整信号波形 ^[3](#3)或一个有效的信号状态。

3. 波特(波特率)

定义：单位时间内，通信系统中信号波形发生变化的次数
是码元的传输速率。它表示每秒传输的码元数量
1 波特 = 每秒传输 1 个码元

3.速率

比特率 = 波特率 × l o g 2 ( M ) 比特率 = 波特率 × log_2(M) 比特率=波特率×log2(M)

比特率：信息传输速度（bps）。
波特率：码元传输速度（Baud）。
M：码元总数（或调制阶数）。例如，BPSK中 M=2，QPSK中 M=4，16-QAM中 M=16。
l o g 2 ( M ) log_2(M) log2(M)：每个码元承载的比特数。这决定了码元的"信息密度"。

5. l o g 2 log_2 log2^[4](#4)：以2为底的对数

4.题目

一个数字通信系统在无噪声信道中传输数据，信道带宽为 3 kHz。系统采用 QPSK 调制。请回答以下问题：

(a) 根据奈奎斯特准则，该信道能支持的最大波特率（码元速率）是多少？

(b) 如果使用该最大波特率，系统的比特率是多少？

答：

a:奈奎斯特准则最大波特率（码元速率）为 2B 波特
最大波特率 = 2 × 3 k H z = 6000 波特最大波特率=2×3kHz=6000波特最大波特率=2×3kHz=6000波特

b:对于 QPSK 调制，调制阶数 M=4，则每个码元携带的比特数为
l o g 2 M = l o g 2 4 = 2 log_2M=log_24=2 log2M=log24=2

频率范围的宽度
1. FM广播 频段范围 88-108 MHz 用途音乐、新闻广播特点覆盖广，音质好
2. 4G LTE 频段范围 700 MHz - 2.6 GHz 用途移动互联网、通话高速数据，特点覆盖平衡
3. 5G Sub-6 频段范围 700 MHz - 4.9 GHz 用途增强移动宽带、物联网特点速度快，容量大，时延低
4. 5G毫米波 频段范围 24 GHz以上用途热点区域、固定无线超高速率，特点极易被阻挡
5. Wi-Fi 2.4G 频段范围 2.4 - 2.4835 GHz 用途无线局域网特点穿墙好，干扰多
6. Wi-Fi 5G 频段范围 5.15 - 5.85 GHz 用途高速无线局域网特点速度快，干扰少，穿墙弱
7. 蓝牙 频段范围 2.4 GHz 用途短距离设备连接特点低功耗，方便配对
  授权频段：需要国家主管部门（如中国工信部）许可才能使用。运营商使用的蜂窝网络频段就是典型代表。它们支付高昂许可费，获得该频段的独家使用权，因此干扰少，质量有保障。
  
  非授权频段：无需专门申请，所有符合标准的设备都可以在限定功率下使用。Wi-Fi、蓝牙、对讲机公众频道使用的就是非授权频段（如2.4GHz， 5.8GHz）。优点是自由使用，缺点是可能存在相互干扰。
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主要由三个方面决定👇
1. 物理定律：由信道带宽（W）决定，通过奈奎斯特定理可知
2. 物理实现 ：
  - 器件与时钟的物理限制：生成一个码元，需要数模/模数转换器 、功率放大器、时钟电路等。这些器件的开关速度、建立时间和时钟抖动都限制了实际可达到的周期
  - 系统信噪比与抗干扰能力：
  - 电路设计复杂度与功耗：
3. 协议与标准 ：这是码元周期最终成为"固定值 "的直接原因。
  - 为了实现互联互通，国际组织和行业协会（如IEEE、3GPP）制定了极其详细的通信标准
  - 这些标准会明确规定特定速率下的码元周期、帧结构、调制方式等所有参数
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将二进制转为数值信号或转为模拟信号所使用的(编码或调制)👇
- 归零编码，非归零编码，反向非归零编码，曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码，4B/5B编码
- 幅移键控 (ASK)，频移键控 (FSK)，相移键控 (PSK)，正交振幅调制(QAM)
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log₂

就是求"2的指数"的运算。

计算机和数字通信的底层信息是二进制的，用 0 和 1 来表示。如果底层是0，1，2那么就是 l o g 3 log_3 log3了 ↩︎