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 。
文章插图
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 。
文章插图
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:
文章插图
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:
文章插图
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 。
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