Si es vol aprendre bé una assignatura, en primer lloc, el concepte ha de ser molt clar. Si no ho enteneu bé, el millor és anar i venir per entendre aquests conceptes a mesura que apreneu. Crec que la raó per la qual entendre la teoria de vegades és confús és que el concepte en si no està clar. Mireu algunes preguntes sobre Zhihu. Si el concepte és clar, no faràs preguntes tan poc professionals.
Vegem primer els dos conceptes bàsics de velocitat de transmissió de dades, símbol (símbol) i velocitat de símbol.
1. Velocitat de transferència de dades
També conegut com a velocitat de codi, velocitat de bits o ample de banda de dades, descriu el nombre de bits de codi de dades transmesos per segon en comunicació, en bps. Això és fàcil d'entendre, "només cal", quants bits de dades es transmeten per segon.
2. Símbol (símbol)
També anomenat símbol. Mitjançant diferents mètodes de modulació (com FSK, QAM, etc.), es poden carregar diversos bits d'informació en un símbol de símbol. Per exemple, la figura següent mostra els quatre símbols modulats per 4QAM (és a dir, QPSK), i un símbol pot portar dos bits d'informació.
3. Taxa de símbols
La velocitat de símbol és la velocitat de símbol, en Baud/s o sym/s, i representa el nombre de símbols transmesos per segon. La velocitat de símbol també s'anomena velocitat de transmissió o velocitat de símbol. La velocitat de símbol determina l'eficiència de la comunicació. Òbviament, com més estats de símbol d'un mètode de modulació (4QAM a l'exemple anterior), més gran serà el valor de la velocitat de símbol i més informació de bits es pot transmetre per segon. òbviament tenen
Velocitat de transmissió de dades=velocitat de símbol x nombre de bits en un símbol
El port sèrie que fem servir normalment no té cap modulació. Els nivells alt i baix enviats representen directament 1 i 0, és a dir, un bit és un símbol, de manera que la seva velocitat de transmissió és la velocitat de transmissió. La velocitat de transmissió del port sèrie de la qual parlem és de 115200, és a dir, amb aquesta configuració, la velocitat de transmissió pot arribar als 115200bit/s.
Després de parlar dels tres conceptes anteriors, podem parlar d'ample de banda.
L'amplada de banda és en realitat un concepte físic, es refereix a l'amplada de l'espectre ocupat. Quan es dissenya un sistema de comunicació, l'ample de banda és en realitat una quantitat determinada pel disseny. És molt important entendre que un sistema, quina velocitat de dades suportareu? Quin mètode de modulació s'utilitza? Quina codificació s'utilitza? Després de tenir-ho tot en consideració, aquests indicadors determinen quanta amplada de banda necessita el vostre canal. Diversos mètodes de codificació (propòsits diversos, comprovació, correcció d'errors, etc., amb un sol propòsit, millorar la fiabilitat de la transmissió) determinen la quantitat total d'informació que finalment transmet (les dades a transmetre + altra informació necessària), la modulació La El mètode determina la velocitat dels símbols a què es transmeten aquestes dades.
La pregunta és, doncs, quina relació hi ha entre l'ample de banda i l'ample de banda? La relació entre l'amplada de banda del canal i la velocitat de transmissió de dades es pot descriure mitjançant el teorema de Shannon i el criteri de Nyquist.
Teorema de Shannon:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S és la potència mitjana del senyal transmès al canal, N és la potència del soroll gaussià dins del canal
És a dir, si el canal no té soroll, l'ample de banda suportat pel canal és infinit. Per descomptat, és impossible no tenir soroll.
El teorema de Shannon dóna el límit superior teòric de la capacitat del canal, però sembla una mica il·lusori, perquè sembla que no té res a veure amb la velocitat de transmissió, la velocitat de codi, etc., i la relació entre ells ve donada pel criteri de Nyquist.
Criteri de Nyquist: per a un canal de pas baix sense soroll amb una amplada de banda de W (Hz), la velocitat de transmissió de símbol més alta Bmax:
Bmax=2W (Baud), és a dir, la velocitat màxima de transmissió de símbols d'un canal de pas baix ideal per ample de banda d'hertz és de 2 símbols per segon.
Segons la definició anterior de la unitat Baud, si el nombre d'estats de símbols del mètode de codificació és M, s'obté la velocitat de transmissió d'informació límit (capacitat del canal) Cmax:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (els comentaris assenyalen que aquest és un cas de pas baix, però no afecta la comprensió)
El que Nyquist vol dir-nos és que si cada símbol transmet un bit determinat, si el meu canal només admet una amplada de banda de W (Hz), només em podeu donar informació Cmax (bit) per segon com a màxim, no en puc menjar cap. més. Per contra, quan es coneix l'amplada de banda i la capacitat del canal Cmax ha estat determinada pel teorema de Shannon, el criteri de Nyquist en realitat dóna el nombre màxim de bits (com ara el nombre de QAM) transmesos per símbol al sistema.
Tornant a la frase anterior, l'amplada de banda és una quantitat determinada pel disseny. Vull transmetre tantes dades i la relació màxima senyal-soroll del canal bàsicament pot tenir un valor previst. Almenys heu de crear un canal per a mi que compleixi el teorema de Shannon. No cal dir que l'ample de banda és menor i hi ha més residus. Necessites conèixer l'espectre. Els recursos solen ser molt valuosos. A més, el vostre circuit de RF, el vostre disseny de maquinari i el vostre filtre han de complir amb aquesta amplada de banda. Si és menys, no funcionarà. Si l'amplada de banda és massa, el senyal d'interferència exterior pot filtrar-se i l'anti-interferència no funcionarà.
Finalment, parlem del transportista. Com el seu nom indica, el portador és el portador de la modulació i transmissió del senyal. Només té una freqüència central i no té res a veure amb l'ample de banda en si. Per exemple, el protocol 11n estipula que pot funcionar a la banda de freqüència 2G o a la banda de freqüència 5G, i altres factors són els mateixos. Suposant una amplada de banda de 20 M, la freqüència de la portadora és de 2,4 GHz quan es treballa a la banda de freqüència 2G, i els recursos d'espectre que realment ocupa són de 2,390 GHz-2,410 GHz. Quan es treballa a la banda de freqüència 5G, la freqüència de la portadora és de 5 GHz i els recursos d'espectre que ocupa realment són de 4,990 GHz-5,010 GHz.
Al final d'aquest article, com entenc la relació entre l'amplada de banda de dades, la freqüència de la portadora i l'amplada de banda de la portadora en sistemes de comunicació sense fil amb la meva resposta en aquest enllaç? com a final. Per què el senyal ocupa l'ample de banda és realment bàsic, perquè l'espectre que ocupa el senyal digital (no és només aperiòdic com una ona quadrada) és realment infinitament ample després de la transformada de Fourier.
