比特率

在电信和计算中，比特率（比特率或作为变量 R）是每单位时间传送或处理的比特数。

比特率以单位比特每秒（符号：bit/s）表示，通常与 SI 前缀结合使用，例如千 (1 kbit/s = 1,000 bit/s)、兆 (1 Mbit/s = 1,000 kbit /s)、千兆 (1 Gbit/s = 1,000 Mbit/s) 或万亿 (1 Tbit/s = 1,000 Gbit/s)。 非标准缩写 bps 通常用于替换标准符号位/秒，因此，例如，1 Mbps 用于表示每秒一百万位。

在大多数计算和数字通信环境中，每秒一个字节（符号：B/s）对应于 8 位/秒。

在量化大比特率或小比特率时，使用 SI 前缀（也称为度量前缀或十进制前缀），因此：

二进制前缀有时用于比特率。国际标准 (IEC 80000-13) 指定了二进制和十进制 (SI) 前缀的不同缩写（例如 1 KiB/s = 1024 B/s = 8192 bit/s，和 1 MiB/ s = 1024 KiB/秒）。

在数字通信系统中，物理层总比特率、原始比特率、数据信号速率、总数据传输速率或未编码传输速率（有时写为变量 Rb 或 fb）是通信链路上每秒物理传输的比特总数 ，包括有用的数据以及协议开销。

在串行通信的情况下，总比特率与比特传输时间 T b {\displaystyle T_{b}} 有关：

R b = 1 T b , {\displaystyle R_{b}={1 \over T_{b}},}

总比特率与符号率或调制率有关，以波特或符号每秒表示。 但是，只有当每个符号只有两个级别时，总比特率和波特值才相等，分别代表0和1，这意味着数据传输系统的每个符号恰好承载一位数据； 例如，调制解调器和 LAN 设备中使用的现代调制系统就不是这种情况。

对于大多数线路代码和调制方法：

符号率 ≤ 总比特率 {\displaystyle {\text{符号率}}\leq {\text{总比特率}}}

更具体地说，使用具有 2 N {\displaystyle 2{N}} 不同电压电平的脉冲幅度调制表示数据的线路代码（或基带传输方案）可以传输 N 位/脉冲 {\displaystyle N{\ 文本{位/脉冲}}}。 使用 2 N {\displaystyle 2{N}} 不同符号的数字调制方法（或通带传输方案），例如 2 N {\displaystyle 2{N}} 幅度、相位或频率，可以传输 N 位/符号 {\displaystyle N{\text{ 位/符号}}} 。 这导致：

总比特率 = 符号率 × N {\displaystyle {\text{总比特率}}={\text{符号率}}\times N}

上述情况的一个例外是一些自同步线路代码，例如曼彻斯特编码和归零 (RTZ) 编码，其中每个位由两个脉冲（信号状态）表示，导致：

总比特率 = 符号率/2 {\displaystyle {\text{总比特率 = 符号率/2}}}

对于以赫兹为单位的特定频谱带宽，以波特、符号/s 或脉冲/s 为单位的符号率的理论上限由奈奎斯特定律给出：

符号率 ≤ 奈奎斯特率 = 2 × 带宽 {\displaystyle {\text{符号率}}\leq {\text{奈奎斯特率}}=2\times {\text{带宽}}}

实际上，只有线路编码方案和所谓的残留边带数字调制才能接近这个上限。 大多数其他数字载波调制方案，例如 ASK、PSK、QAM 和 OFDM，都可以表征为双边带调制，从而产生以下关系：

符号率≤带宽 {\displaystyle {\text{符号率}}\leq {\text{带宽}}}

在并行通信的情况下，总比特率由下式给出

∑ i = 1 n log 2 ⁡ M i T i {\displaystyle \sum _{i=1}{n}{\frac {\log _{2}{M_{i}}}{T_{ 一世}}}}

其中 n 是并行通道的数量，Mi 是第 i 个通道中的符号数或调制级别，Ti 是第 i 个通道的符号持续时间，以秒表示。

数字通信信道的物理层净比特率、信息率、有用比特率、有效载荷率、净数据传输率、编码传输率、有效数据率或线速（非正式语言）是不包括物理层协议开销的容量， 例如时分复用 (TDM) 成帧位、冗余前向纠错 (FEC) 码、均衡器训练符号和其他信道编码。 纠错码很常见，尤其是在无线通信系统、宽带调制解调器标准和现代铜线高速局域网中。 物理层净比特率是在数据链路层和物理层之间的接口中的参考点处测量的数据速率，因此可能包括数据链路和更高层的开销。