無線通信是指電磁波經(jīng)過空間傳播傳遞信息的通訊方式，也被稱為無線電通信。無論是采用何種的無線接入技術(shù)，都會涉及到4個重要的參數(shù)：

第一、頻段

無線通信使用的是電磁波，既然是波，那就有頻率，通過將電磁波的頻率劃分為不同的 “段”，即是頻段。

對頻段下一個定義

頻段：是指一個連續(xù)電磁波的頻率范圍

可以通俗的把頻段理解為，兩個地方之間的高速公路。

案例：

通常無線路由器都會有兩個頻段：2.4GHz和5GHz。即兩條不同的路，好比汽車在高速公路，地鐵在地下軌道，各有千秋。

波長=波速 * 周期=波速/頻率，所以頻率越高，波長越短。

為什么2.4GHz穿墻能力強，5GHz傳輸快？

正是由于2.4GHz的頻率較低，所以波長更長，更容易繞過障礙物繼續(xù)傳播。

家電、無線等設(shè)備多數(shù)使用的2.4G頻段，無線環(huán)境更加擁擠，干擾較大，而5GHz的頻寬較寬，設(shè)備較少，從而干擾也少。

兩個常用頻段對比

第二、信道

上面我們知道了劃分頻段，信道就是在頻段基礎(chǔ)上的更進一步的劃分。

為什么需要再劃分呢？

目的是為了避免很多個設(shè)備之間的競爭，在Wi-Fi頻段被劃分為14個信道

既然是避免沖突，為什么不多劃分很多信道呢？

首先，信道越多，那每個信道的寬度就很窄了，信道里邊終端的沖突概率就變得更大了，如果想要避免或是減少沖突，那么則需要花費更多的時間來監(jiān)測沖突，有問題的情況下，還需要重發(fā)數(shù)據(jù)包，那么速度肯定也提不上去。

路就那么點寬，你要分100個車道，那每個車道就窄得不得了了，不說速度如何，硬件要實現(xiàn)可用都要困難好多了。

想想一個路由器是接入幾十、上百個終端s設(shè)備，這個其實是把所在信道的頻率范圍再細分進行復用。因為頻率的范圍不能分太細，分太細，信道內(nèi)的終端發(fā)送信號時沖突的概率就變大了，需要消耗更多的時間來檢測沖突、進行重發(fā)，速度自然就上不去了。

Wifi的2.4GHz和5GHz指的是頻率，其中的區(qū)別就是頻率的不同，因為波長和頻率是成反比的，所以2.4GHz的波長比較長，5GHz的波長比較短。

第三、信道帶寬

一個信道中最大頻率與最小頻率的差，就叫做信道帶寬，這個值體現(xiàn)了信道覆蓋的頻率范圍的大小。

在Wi-Fi中，每個信道的帶寬是22MHz。但是，實際使用中，有效的帶寬是20MHz，其中有2MHz是隔離頻帶，起保護作用。

20MHz信道帶寬對應的是65M帶寬 ，它的特性是穿透性好、傳輸?shù)木嚯x遠（100米左右）。

40MHz信道帶寬對應的是150M帶寬 ，它的穿透性差、傳輸?shù)木嚯x較近 （50米左右)。

很多路由器，可以開啟信道的自動切換功能：

信號強度的其絕對值越小，說明信號越強。你也可以根據(jù)周圍的環(huán)境中其他信號使用的信道和強度，選一個沒有使用的信道、或者周圍弱信號使用的信道。提升路由器的使用效率

第四、傳輸速率

傳輸速率在這里指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)目炻?，單位是比?秒。影響它因素很多，主要是信道帶寬和頻率。帶寬越大，傳輸速率越大。頻率越高，傳輸速率越高。

另外，還有一些另外的技術(shù)來提供傳輸速率，例如正交頻分復用、MIMO等。具體的方式我們現(xiàn)在不用了解。

傳輸速度的單位是每秒比特（bit/s）或每秒字節(jié)（Byte/s）。

有點像稱重里面的公斤與斤、公里與里，這樣的換算關(guān)系。

1字節(jié)=8比特，也就是1：8的關(guān)系。

通常所說的2M是指每秒2兆比特（即2Mbit/s），

而在計算機等用戶終端上顯示的通常是每秒字節(jié)數(shù)(Byte/s)。

2M對應每秒256k字節(jié)，扣除用于控制連接所占用的字節(jié)，用戶電腦顯示的就不到256k字節(jié)（256kB）。這就好比用戶購買的是“里”，但電腦顯示的是“公里”。

第五：波特率

在電子通信領(lǐng)域，波特（Baud）即調(diào)制速率，指的是有效數(shù)據(jù)訊號調(diào)制載波的速率，即單位時間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)變化的次數(shù)。

波特率表示單位時間內(nèi)傳送的碼元符號的個數(shù)，它是對符號傳輸速率的一種度量，它用單位時間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)來表示，波特率即指一個單位時間內(nèi)傳輸符號的個數(shù)。波特（Baud，單位符號：Bd）這一單位是以法國電訊工程師埃米爾·博多（法語：émile Baudot）（1845-1903）的姓氏來命名的，他是數(shù)位通訊的先驅(qū)之一，是電傳與博多式電報機的發(fā)明人。

第六：串口波特率

在電子通信領(lǐng)域，比特、波特等都是我們常提到的概念，隨之衍生出來的就是比特率和波特率， 這些在通信網(wǎng)絡的學習研究中是十分重要的。與此同時，頻譜帶寬又是一個不得不提到的概念，它與比特率和波特率又有著千絲萬縷的聯(lián)系，接下來就帶大家一探究竟。

什么是比特率和波特率？

寬帶網(wǎng)絡里面提及的千兆即1000Mbit/s，一般描述的是我們家網(wǎng)絡端口每秒最大可接收0、1比特（bit）的數(shù)量，即每秒可接收1000x106個比特。顯而易見，比特率越高，每秒傳送的比特數(shù)量就越多。比特數(shù)量多，意味著單位時間獲取的信息就多，網(wǎng)速自然就越快。

總的來說，比特率是每秒鐘傳送的比特數(shù)量，又稱為傳信率。比特率基本單位為bit/s或bps，全稱為bit per second。如果每秒鐘內(nèi)傳送的比特數(shù)量較多，比特率單位可換算為Kbit/s、Mbit/s、Gbit/s。此處的K、M、G分別代表1000（103）、1000000（106）、1000000000（109）。

與比特率非常容易混淆的是波特率。波特率定義是：每秒鐘傳送的符號（碼元）數(shù)量，又稱為傳碼率，單位是波特（Baud、B，即symbol/s）。在通信系統(tǒng)中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號單元稱為碼元，也稱為符號（symbol）。

實際上波特（Baud）已經(jīng)是表示速率了，可別把波特率翻譯成Baud Rate，用Baud表示即可，Rate是多余的。但是，中文已習慣叫波特率，所以還是用“波特率”的稱呼表示“波特”。

我們舉一個生活的例子，加深一下對這兩個概念的理解。通信系統(tǒng)有點像我們的公共交通運輸系統(tǒng)。我們可以把通信系統(tǒng)中碼元類比為公共交通車輛，例如公交車、地鐵、的士……。通信系統(tǒng)所傳輸?shù)谋忍財?shù)量類比為出行的人，則比特率為出行人口流動速度，波特率就是發(fā)車率。

比特率和波特率是什么關(guān)系呢？

要討論比特率與波特率的關(guān)系，需要先了解碼元與比特的關(guān)系。就像剛才的例子中提及的公交車、地鐵、的士可以搭乘不同數(shù)量的出行人員一樣，不同碼元也可以用不同位數(shù)的比特表示。碼元所需要的比特位數(shù)，由碼元支持的狀態(tài)數(shù)量確定。

下面是2、4、8種狀態(tài)的碼元與比特位數(shù)關(guān)系表：

由此可得出，假設(shè)碼元狀態(tài)為N，則此碼元所需要的比特位數(shù)如下：

畫圖表示碼元、比特的傳輸關(guān)系如下：

從圖很容易推出，已知波特率Rs、碼元狀態(tài)總數(shù)量N后，對應比特率Rb關(guān)系如下：

如果已知的是比特率Rb、碼元狀態(tài)總數(shù)量N，則對應波特率Rs關(guān)系如下：

上述比特率與波特率公式僅是考慮信息凈荷，不考慮信號調(diào)制、也不考慮糾錯編碼等其它因素的公式。當考慮碼元多路傳輸時，比特率與波特率的關(guān)系會變成怎么樣了呢？

例如我們采用偏振多路復用（PDM，Polarization Division Multiplexing）方式調(diào)制待傳輸?shù)拇a元，則可以實現(xiàn)同時雙路傳輸，使得信號的比特率提升了一倍。

偏振即利用光的偏振維度，在同一波長信道中，通過光的兩個相互正交偏振態(tài)，同時傳輸兩路獨立數(shù)據(jù)信息，等于實現(xiàn)了雙通道傳輸，因此可使得信號的比特率提升了一倍。

顯然加入多路復用技術(shù)后，比特率Rb和波特率Rs關(guān)系變?yōu)椋?/p>

當再考慮信息糾錯編碼時，比特率與波特率的關(guān)系又會變成怎么樣了呢？

加上信息糾錯編碼等因素，則實際比特率也會根據(jù)糾錯編碼開銷的比率增加。例如在200G光網(wǎng)絡系統(tǒng)中，采用16QAM調(diào)制方法，編碼糾錯方法采用編碼開銷為20%的SD-FEC，波特率為32GB，

實際比特率為258.48Gbit/s。

比特率、波特率、頻譜帶寬是什么關(guān)系呢？

頻譜帶寬其實是通信信號的最高頻率與最低頻率的差值。信號的波特率越高，在通信信道中傳輸此信號時，占用的通信信道頻譜帶寬就越大。就好比，在運輸系統(tǒng)中，車型越大，行車占用的道路寬度就越大。

受硬件芯片處理速度的限制，為提升比特率，可通過提升波特率以及單個碼元比特位數(shù)，進而提升比特率。此外，通信系統(tǒng)還要求設(shè)備芯片波特率≥信號波特率 ，通常芯片波特率有45GB、 69GB、 96GB、 128GB。如果所設(shè)計的信號波特率大于設(shè)備芯片波特率，則說明此信號是無法實現(xiàn)的，因為沒芯片可以支持此信號的產(chǎn)生。

同時根據(jù)香農(nóng)定理和經(jīng)驗，信號所需的頻譜寬度數(shù)值應大于信號波特率的1.2倍，才能保證信號可以被高質(zhì)量傳輸。在不考慮其它影響傳輸?shù)囊蛩?，我們可以根?jù)香農(nóng)定理和經(jīng)驗，粗略算出波特率與所需頻譜帶寬的關(guān)系。

例如：某200G光網(wǎng)絡中，采用27%的FEC和8QAM調(diào)制技術(shù)，信號比特率約為219Gbit/s，則信號波特率和頻率關(guān)系如下：

加上余量考慮，此時，推薦采用62.5GHz的頻譜帶寬，而不是50GHz的頻譜帶寬傳輸信號。

總結(jié)

比特率、波特率、頻譜帶寬是通信系統(tǒng)中的重要指標。

波特率越高，比特率越高，所占用的信道頻譜帶寬也越大。

審核編輯：劉清