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400G光模块为什么只需要30GHz带宽?

09/03 10:30
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通信系统中,带宽、波特率比特率是描述信息传输能力的三个重要概念,它们各自有不同的物理含义,但又存在紧密的联系。

1. 带宽的含义

带宽原本是一个频率范围的概念,表示信道能够承载的频率宽度,单位是赫兹(Hz)。在数字通信中,带宽也常被用来表示数据传输能力的大小,比如网络带宽 100Mbps,就意味着每秒最多能传输100兆比特的数据。实际上传输速率的高低受限于带宽大小。

2. 波特率的含义

波特率是指信道每秒传输的符号数(symbol),单位是“波特”(Baud)。一个符号可以代表一个或多个比特,取决于调制方式。例如,在二进制调制中,一个符号只能表示1个比特;而在更复杂的调制方式中,比如8PSK,一个符号可以代表3个比特。

3. 比特率的含义

比特率是指信道每秒传输的比特数(bit),也叫数据速率或传输速率,单位是bit/s或bps。比特率通常是人们关注的最终传输效率。

4. 波特率与比特率的关系

比特率和波特率的关系取决于调制方式,即每个符号能承载多少个比特。数学上:

比特率 = 波特率 × 每个符号携带的比特数

例如,在4-QAM中,一个符号携带2个比特,则如果波特率为1000波特,比特率就是2000bps。

在最简单的二进制调制中,每个符号只能代表1个比特,因此波特率与比特率相等。但在多阶调制(如QAM、PSK)中,一个符号能表示多个比特,比特率就会高于波特率。

5. 带宽与波特率、比特率的关系

信道的带宽越大,其每秒能传输的符号数(即波特率)就越高。波特率越高,理论上传输的比特率也会越高。因此,带宽、波特率和比特率之间存在间接关系。

在理想条件下(不考虑信号失真、滤波等),波特率越高,占用的频谱带宽越宽。大致可以说:

波特率 ≈ 2 × 带宽

进一步地,通过提高调制方式的复杂度,在相同带宽下可以传输更多比特(即更高比特率)。这就是所谓的“频谱效率”。

6. 总结

带宽决定波特率的上限,也间接影响比特率;

波特率是信号变化的频率,影响信道容量

比特率是用户关心的数据速率,取决于波特率和调制方式;

调制方式越复杂,每个符号携带的比特数越多,比特率就越高

换句话说:

带宽限制了波特率,波特率结合调制方式决定比特率。


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