波特率-符号速率-传码率-数据速率-比特率-吞吐率-带宽区别

计算机界原文
信号在信道上传输的基本形式如下图

如上图所示，传输bit0~bit7，但由于通信机制的限制，我们必须在bit0之前加上start bit或者起始帧，在bit7之后加上stop bit或者结束帧，以及其他冗余部分。以上图做参考，看看概念如何让定义。

波特率（Baud or Baud rate）,单位bps或者Baud本身就是单位，即1Baud=1bps，波特率就是图中国的t1，表示一秒钟传输多少符号（码元）。
Symbol rate（符号速率，或者传码率，或者码元传输速率），单位sps（symbol per second），symbol rate就等于波特率，即符号速率（传码率）也对应图中的t1。
比特率（bit rate），单位bps（ bits per second），比特率跟符号速率（传码率）意思很接近，像图中情况，你可以认为比特率=符号速率，因为图中一个符号表示一个比特。但有很多系统，一个符号可以表示多个bit，比如4PSK（QPSK），一个符号表示2个比特，因此比特率=2*符号速率。也有很多系统，多个符号表示一个bit，比如BLE coded PHY，8个符号表示一个bit，这个时候，比特率=符号速率/8。有时候，比特率也可以用来表示有效bit速率，比如上图，整个t2时间实际只传输了8bit数据（另外2bit数据属于无效数据），因此你可以认为bit rate = 8/10 symbol rate。
数据速率（data rate），单位bps（ bits per second），data rate的具体内涵要看语境，有时候data rate = symbol rate，有时候data rate = bit rate。
吞吐率（data throughput），单位bps或者Bps（bits/bytes per second），吞吐率度量的是一个比较长的时间，是用户实际感受的最大“速度”，就如上图中的t3，把t3时间传输的全部有效字节除以t3，就是吞吐率。计算吞吐率时，不仅要扣除像start bit/stop bit这种冗余bits，还要扣除字节与字节之间的延时时间，以及块与块之间的延时时间，等等，因此吞吐率比数据速率要“慢”得多。
带宽（bandwidth）。带宽有多重内涵，在计算机和网络领域，带宽基本等价于吞吐率，单位为bps或者Bps（bits/bytes per second），请参考上面“吞吐率”说明。在信号处理/射频/微电子学领域，带宽就是两个极限频率之差，如下图所示，B就是带宽。

极限频率之差，这才是带宽的本意，而吞吐率可以说是带宽的延伸义，为什么带宽可以延伸为“吞吐率”的意思？这个是由奈奎斯特（Nyquist）定理而来的，1924年，奈奎斯特推导出有限带宽无噪声信道的极限传码率，称为奈奎斯特定理。若信道带宽为W（单位Hz），则奈奎斯特定理的最大码元速率B（单位：sps或者baud）为：
```
    B=2W
```

从上述公式可知，带宽直接决定了信道的最高传码率，因此用带宽来表示吞吐率也就在情理之中了。
通信界原文
通信界和计算机界对带宽的理解有所不同，通信界和电气相关，我们常说的第一零点带宽，信道带宽、信号带宽之类的词其实是频率轴的范围（单位是Hz），而计算机界说的带宽bandwidth其实是数据的传输速率，单位是bit/s。

1. 带宽
一般用来描述两种对象，一个是信道（channel），另一个是信号（signal）。对于信道来说，又可分为两种，模拟信道和数字信道。对信号来说，也可分为两种，数字信号和模拟信号。模拟信号的带宽单位与模拟信道带宽相同。 数字信号的带宽使用数字信号的传输速度来表示。 数字信号一般传输速率是可变的。在传输数字信号时，可以用最大信号速率（峰值速率）、平均信号速率或最小信号速率来描述数字信号。
信道的带宽：对信道来说，带宽是衡量其通信能力的大小的指标。对模拟信道，使用信道的频带宽度来衡量。如果一个信道，其最低可传输频率为f1的信号，最高可传输频率为f2的信号，则该模拟信道的带宽是:模拟信道的带宽＝ f2－f1 (f2 > f1)描述模拟信道带宽时，带宽的单位是Hz。模拟信号的带宽是指信号的波长或频率的范围，用于衡量一个信号的频率范围，单位是Hz（每秒钟电波的重复震动次数）。一般的电信号（模拟信号），都是由各种不同频率的电磁波所组成，对于这个电信号来说，其包含的电磁波的频率范围，称为这个电信号的带宽。比如人的声波信号，其绝大部分的能量，集中在300Hz ~ 3400Hz这个范围，因此我们称语音信号的带宽是3.1Khz（3400-300）。
对于数字信道的通信能力，使用信道的最大传输速率来衡量。描述数字信道带宽时，带宽的单位是bps（ bit per second）。如果一个数字信道，其最大传输速率是100Mbps，我们称其带宽为100Mbps。
符号速率（也叫码元速率）和比特速率（也叫信息速率）的关系：（如下图）

2. 信号带宽
首先对于一个矩形脉冲信号来说，在时域，每个门脉冲持续时间为τ。

那么我们看看它的频谱，由信号与系统的知识我们都知道时域的周期化对应于频域的离散化，所以它的频谱应该是一根根离散的谱线。

从上图中明显的看出，它的第一零点带宽B(f)=w/2pi=1/τ，也就是说周期矩形信号其带宽（通常用的是第一零点带宽）等于其周期的倒数。
如果这是一个数字信息序列，即01010的信号，每个bit信息的宽度τ被称为码元周期或码元宽度（这里用二进制，所以1个码元等于1个bit）。其**信息速率Rb（或bit率）=1/τ，**即每秒中发送的bit信息。
那么带宽B和信息速率是不是相等了呢？对，没看到他们都等于1/τ吗，两者在数值上是相等的，即B=R_b=1\Tb，带宽B的单位是Hz，Rb的单位是bit/s。

在通信原理中，我们做题目会常常用到信号基带带宽为，经过调制后的频带带宽。比如在基带传输中一个发送波形为矩形脉冲的数字信号，其码元周期为,那么其码元的传输速率为,其信号带宽。若将此信号作为2PSK调制，那么经过调制后的信号带宽（从2PSK的功率谱密度可以看出），也就是说频带的信号带宽是基带信号带宽的两倍（因为频谱搬移了）。

注：以上说的是信号带宽。

3.基带及频带传输带宽(信道带宽)
基带传输 ：樊昌信老师的通信原理书上（第7版）专门有一章讲基带传输的问题，最后得出的结论是：按照能消除码间串扰的奈奎斯特速率传输基带信号时，所需的最小带宽为12∗TB\frac{1}{2*T_B}2∗TB1(Hz)。理想低通传输特性的带宽为12TB\frac{1}{2T_B}2TB1（Hz），将此带宽称为奈奎斯特带宽。但该理想的低通特性在物理上无法实现（时域h(t)非因果），将它的冲激响应h(t)作为传输波形不合适。为了解决这一问题，我们可以使理想低通滤波器的边沿缓慢下降，即余弦特性滚降，滚降使带宽增大为B=(1+a)fN=(1+a)RB2(0⩽a⩽1)B=(1+a)f_N=(1+a)\frac{R_B}{2}(0\leqslant a\leqslant 1)B=(1+a)fN=(1+a)2RB(0⩽a⩽1)。
那么上述带宽是什么带宽呢？（信号or信道的）。书上在图中画的是 H（w）的带宽，即理想低通滤波器的带宽，滤波器也即信道，所以是信道带宽 书中第142和144页画出了数字基带信号的传输系统模型， 基带系统总的传输特性H(w)H(w)H(w)=发送滤波器的传输特性C(w)C(w)C(w)信道的传输特性GR(w)G_R(w)GR(w)接收滤波器传输特性。* 原始信号s(t)s(t)s(t)经过传输系统后，在频域为S(w)*H(w)，见书的图6-9（P144）。

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