networking - 为什么带宽是以每秒比特数来衡量的？

Question

根据带宽的定义，它是频谱的宽度。因此带宽应该以赫兹为单位测量。但是 bps、Mbps、kbps 几乎在所有地方都被用作带宽的衡量标准。我需要知道的是，为什么用bps、kbps之类的数据传输速率测量来测量一个信号的带宽。

Answer 1

精简版

• 在载波（例如无线电）上调制时，1bps 需要 1Hz 带宽。
• 当技术不需要载波时 1bps = 0.5Hz 最大频率（例如有线以太网）。

因此，比较数据速率通常比比较频率更有用。术语“带宽”适用（调制载波）每秒比特=赫兹。

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在一秒钟内传输 1, 0, 1, 0, 1, 0, (6 bits) 信号变高、低、高、低、高、低。这是高低和后低高的 3 个完整周期。所以每秒传输 6 比特，信息信号最多会振荡 3hz。

所以信息频率 = 0.5 * 数据速率。

但是，当您使用信息调制（无线电）载波时，结果是（无线电）是载波附近的其他频率。载波与这些其他频率之间的差异与信息频率相同。

所以整个单曲由载波和两个“边带”组成。

IE 带宽 = 2 x 信号频率。

IE 带宽 (Hz) = 数据速率 (bps)

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Answer 2

由于对香农-哈特利定律的误解，吞吐量（以 bps、Mbps、Kbps 为单位）被错误地称为带宽。

Shannon-Hartley 定律指出给定的频率带宽与信道容量成正比。信道容量是信道吞吐量的理论上限。通道可以是单根光纤电缆，也可以是 FDMA 或 ADMA 通道。

带宽与吞吐量不同。不久前，美国的广播电台从模拟转为数字。电台（在模拟系统下）被分配了一个与相邻频率相隔 200 KHz 的频率。所以他们的电台的带宽是 200 kHz，从低于 100 kHz 到高于他们指定的中心频率 100 kHz。（实际上，某些电台的功率可能会泄漏到其指定的频带之外。）

使用数字标准，电台可以在 40 kHz 频段内清晰传输。因此，电台可以使用其分配的频段来设置多达五个频道。

例如，本地无线电台被分配 88.1 MHz。在模拟分配下，可以在 88.0 MHz 至 88.2 MHz 频段内传输。切换到数字后，他们将此频段用于 88.0 至 88.04、88.08 至 88.12 和 88.16 至 88.2 MHz 的三个频道。所以他们的吞吐量增加了两倍，但他们的带宽（使用）从 200 kHz 减少到 120 kHz。

带宽和吞吐量不是一回事，因此将吞吐量（以 bps 为单位）称为带宽是错误的。

Answer 3

好吧，在数据通信中，每秒比特数（缩写为 bps 或比特/秒）是衡量计算机调制解调器和传输载体的数据速度的常用指标。正如该术语所暗示的，以 bps 为单位的速度等于每秒发送或接收的比特数。

区分每秒位数 (bps) 和每秒字节数 (Bps) 很重要。一个字节等于 8 位。

Answer 4

首先要开始的地方是频谱。在这里，从 0 Hz 到 Gazillion Hz 的整个过程都被绘制在类似高速公路的车道上。就像在高速公路上一样，您以米为单位测量车道的宽度，在这里，宽度也是以赫兹为单位测量的。这是一个模拟概念。但是请注意，Hz 实际上是一个二维概念，而不是一个。它告诉您每次发生了多少个周期。（Hz -> 周期/时间）所以 Hz 不是像距离这样的线性度量。这是一个更复杂的想法，但我们往往会忘记时间部分并将其绘制成标量。

然后我们来到数字通信。这里我们有两种判断每次可以传输多少比特的方法。这也有时间维度。奈奎斯特给了我们第一种方法来估计在给定带宽 B Hz 的情况下我们可以传输多少比特/时间。他说它是 B 的 2 倍，最大值。但考虑到信号电平，一个完全独立的参数，这个数字实际上是 2 B log2(M)。此奈奎斯特限制以每秒位数表示。正如您在这个等式中看到的那样，仅通过与标量 M 相乘，以 Hz 为单位的 B 项已转换为 bps。因此它们实际上是同一回事。

然后我们有香农，他开发了一个考虑到通道中的噪声的表达式，并提出了 C = B log2(1+SNR) 而与 M 无关。这也是以比特/秒为单位的。

这两种方法都可以将信号的频率测量值（Hz）表示为每秒比特数。请注意，Hz 和每秒比特数都是与时间相关的概念，因此这里没有发生任何奇怪的事情。Hz和bps本质上是相同的概念并且直接相关。

位效率通常仅以位表示。（位效率 = 速率/带宽）当您将速率除以带宽（以 Hz 为单位）时，时间单位取消，您只剩下位。例如 200 bps/100 Hz -> 每个周期 2 bps。但这通常被写成比特。