Dacă vrei să înveți bine un subiect, în primul rând, conceptul trebuie să fie foarte clar. Dacă nu înțelegi bine, cel mai bine este să mergi înainte și înapoi pentru a înțelege acele concepte pe măsură ce înveți. Cred că motivul pentru care înțelegerea teoriei este uneori confuză este că conceptul în sine nu este clar. Uită-te la câteva întrebări despre Zhihu. Dacă conceptul este clar, nu vei pune întrebări atât de neprofesioniste.
Să ne uităm mai întâi la cele două concepte de bază ale ratei de transmisie a datelor, simbol (simbol) și rata simbolului.
1. Rata de transfer de date
Cunoscut și sub denumirea de viteză de cod, rata de biți sau lățime de bandă de date, descrie numărul de biți de cod de date transmis pe secundă în comunicare, în bps. Acest lucru este ușor de înțeles, este „doar nevoie”, câți biți de date sunt transmise pe secundă.
2. Simbol (simbol)
Numit și simbol. Prin diferite metode de modulare (cum ar fi FSK, QAM, etc.), mai mulți biți de informații pot fi încărcați pe un simbol simbol. De exemplu, figura de mai jos prezintă toate cele patru simboluri de simbol modulate de 4QAM (adică QPSK), iar un simbol poate transporta doi biți de informații.
3. Rata simbolului
Rata simbolurilor este rata simbolului, în Baud/s sau sym/s, și reprezintă numărul de simboluri transmise pe secundă. Rata simbolului se mai numește și rată baud sau rată simbol. Rata simbolurilor determină eficiența comunicării. Evident, cu cât mai multe stări de simbol ale unei metode de modulare (4QAM în exemplul de mai sus), cu atât valoarea ratei simbolului este mai mare și cu atât mai multe informații pe biți pot fi transmise pe secundă. evident că au
Rata de transmisie a datelor=rata simbolului x numărul de biți dintr-un simbol
Portul serial pe care îl folosim de obicei nu are deloc modulație. Nivelurile ridicate și scăzute trimise în mod direct reprezintă 1 și 0, adică un bit este un simbol, deci rata sa de transmisie este rata de transmisie. Rata de transmisie a portului serial despre care vorbim este 115200, adică sub această setare, viteza de transmisie poate ajunge la 115200bit/s.
După ce am vorbit despre cele trei concepte de mai sus, putem vorbi despre lățimea de bandă.
Lățimea de bandă este de fapt un concept fizic, se referă la lățimea spectrului ocupat. La proiectarea unui sistem de comunicații, lățimea de bandă este de fapt o cantitate determinată de proiectare. Este foarte important să înțelegeți că un sistem, ce rată de date veți suporta? Ce metodă de modulare este folosită? Ce codificare este folosită? După ce iau în considerare totul, acești indicatori determină de câtă lățime de bandă are nevoie canalul tău. Diverse metode de codare (diverse scopuri, verificare, corectare a erorilor etc., cu un singur scop, de a îmbunătăți fiabilitatea transmisiei) determină cantitatea totală de informații pe care o transmiteți în cele din urmă (datele care urmează să fie transmise + alte informații necesare), modularea metoda determină rata simbolurilor la care aceste date sunt transmise în cele din urmă.
Deci întrebarea este, care este relația dintre lățimea de bandă și lățimea de bandă? Relația dintre lățimea de bandă a canalului și rata de transmisie a datelor poate fi descrisă prin teorema lui Shannon și criteriul lui Nyquist.
Teorema lui Shannon:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S este puterea medie a semnalului transmis în canal, N este puterea zgomotului gaussian din interiorul canalului
Adică, dacă canalul nu are zgomot, lățimea de bandă suportată de canal este infinită. Desigur, este imposibil să nu existe zgomot.
Teorema lui Shannon dă limita superioară teoretică a capacității canalului, dar pare puțin iluzorie, deoarece pare să nu aibă nicio legătură cu rata de transmisie, rata de cod etc., iar relația dintre ele este dată de criteriul Nyquist.
Criteriul Nyquist: pentru un canal trece-jos fără zgomot cu o lățime de bandă de W (Hz), cea mai mare rată de transmisie a simbolului Bmax:
Bmax=2W (Baud), adică rata maximă de transmisie a simbolurilor a unui canal ideal trece-jos pe lățimea de bandă Hertz este de 2 simboluri pe secundă.
Conform definiției anterioare a unității Baud, dacă numărul de stări de simbol ale metodei de codificare este M, se obține viteza limită de transmitere a informațiilor (capacitatea canalului) Cmax:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (comentariile subliniază că acesta este un caz low-pass, dar nu afectează înțelegerea)
Ceea ce vrea să ne spună Nyquist este că, dacă fiecare simbol transmite un anumit bit, dacă canalul meu acceptă doar o lățime de bandă de W (Hz), îmi poți da doar informații Cmax (bit) pe secundă cel mult, nu pot mânca niciunul. Mai mult. În schimb, atunci când lățimea de bandă este cunoscută și capacitatea canalului Cmax a fost determinată de teorema lui Shannon, criteriul Nyquist oferă de fapt numărul maxim de biți (cum ar fi numărul de QAM) transmiși pe simbol în sistem.
Revenind la propoziția de mai sus, lățimea de bandă este o cantitate care este determinată de proiectare. Vreau să transmit atât de multe date, iar raportul maxim semnal-zgomot al canalului poate avea practic o valoare prezisă. Cel puțin trebuie să-mi creezi un canal care să satisfacă teorema lui Shannon. Inutil să spun că lățimea de bandă este mai mică și există mai multă risipă. Trebuie să cunoști spectrul. Resursele sunt adesea foarte prețioase. De asemenea, circuitul RF, designul hardware și filtrul dvs. trebuie să îndeplinească această lățime de bandă pentru mine. Dacă este mai puțin, nu va funcționa. Dacă lățimea de bandă este prea mare, semnalul de interferență din exterior se poate scurge și anti-interferența nu va funcționa.
În sfârșit, să vorbim despre transportator. După cum sugerează și numele, purtătorul este purtătorul de modulare și transmisie a semnalului. Are o singură frecvență centrală și nu are nimic de-a face cu lățimea de bandă în sine. De exemplu, protocolul 11n prevede că poate funcționa în banda de frecvență 2G sau în banda de frecvență 5G, iar alți factori sunt aceiași. Presupunând o lățime de bandă de 20 M, frecvența purtătoarei este de 2,4 GHz când se lucrează în banda de frecvență 2G, apoi resursele de spectru pe care le ocupă de fapt sunt de 2,390 GHz-2,410GHz. Când lucrați în banda de frecvență 5G, frecvența purtătoarei este de 5GHz, iar resursele de spectru pe care le ocupă de fapt sunt 4,990GHz-5,010GHz.
La sfârșitul acestui articol, cum înțeleg relația dintre lățimea de bandă a datelor, frecvența purtătorului și lățimea de bandă a purtătorului în sistemele de comunicații fără fir cu răspunsul meu în acest link? ca un final. De ce semnalul ocupă lățimea de bandă este cu adevărat de bază, deoarece spectrul ocupat de semnalul digital (nu este doar aperiodic ca o undă pătrată) este de fapt infinit de larg după transformarea Fourier.
