Chcete-li se předmět dobře naučit, v první řadě musí být koncept velmi jasný. Pokud tomu dobře nerozumíte, je nejlepší jít tam a zpět, abyste těmto pojmům porozuměli, když se budete učit. Myslím, že důvodem, proč je chápání teorie někdy matoucí, je to, že samotný koncept není jasný. Podívejte se na pár otázek na Zhihu. Pokud je koncept jasný, nebudete se takto neprofesionálně ptát.
Podívejme se nejprve na dva základní pojmy rychlost přenosu dat, symbol (symbol) a symbolová rychlost.
1. Rychlost přenosu dat
Také známý jako kódová rychlost, přenosová rychlost nebo datová šířka pásma popisuje počet bitů datového kódu přenesených za sekundu při komunikaci v bps. To je snadno pochopitelné, je to "prostě potřeba", kolik bitů dat se přenese za sekundu.
2. Symbol (symbol)
Také se nazývá symbol. Prostřednictvím různých modulačních metod (jako je FSK, QAM atd.) lze na jeden symbol symbolu načíst více bitů informací. Obrázek níže například ukazuje všechny čtyři symbolové symboly modulované 4QAM (tj. QPSK) a jeden symbol může nést dva bity informace.
3. Symbolová rychlost
Symbolová rychlost je symbolová rychlost v baudech/s nebo sym/s a představuje počet přenesených symbolů za sekundu. Symbolová rychlost se také nazývá přenosová rychlost nebo symbolová rychlost. Symbolová rychlost určuje efektivitu komunikace. Je zřejmé, že čím více stavů symbolů modulační metody (4QAM ve výše uvedeném příkladu), tím větší je hodnota symbolové rychlosti a tím více bitových informací lze přenášet za sekundu. evidentně mít
Rychlost přenosu dat=symbolová rychlost x počet bitů v symbolu
Sériový port, který obvykle používáme, nemá vůbec žádnou modulaci. Odeslané vysoké a nízké úrovně přímo představují 1 a 0, to znamená, že bit je symbol, takže jeho přenosová rychlost je přenosová rychlost. Přenosová rychlost sériového portu, o které mluvíme, je 115200, to znamená, že při tomto nastavení může přenosová rychlost dosáhnout 115200 bit/s.
Poté, co jsme si promluvili o výše uvedených třech konceptech, můžeme mluvit o šířce pásma.
Šířka pásma je vlastně fyzikální pojem, odkazuje na šířku obsazeného spektra. Při navrhování komunikačního systému je šířka pásma vlastně veličina určená designem. Je velmi důležité pochopit, že systém, jakou rychlost přenosu dat budete podporovat? Jaká modulační metoda se používá? Jaké kódování se používá? Po zvážení všeho tyto indikátory určují, jakou šířku pásma váš kanál potřebuje. Různé metody kódování (různé účely, kontrola, oprava chyb atd., pouze s jedním účelem, zlepšit spolehlivost přenosu) určují celkové množství informací, které nakonec přenesete (data k přenosu + další potřebné informace), modulace Tato metoda určuje symbolovou rychlost, kterou jsou tato data nakonec přenášena.
Otázkou tedy je, jaký je vztah mezi šířkou pásma a šířkou pásma? Vztah mezi šířkou pásma kanálu a rychlostí přenosu dat lze popsat Shannonovým teorémem a Nyquistovým kritériem.
Shannonova věta:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S je průměrný výkon signálu přenášeného v kanálu, N je výkon Gaussova šumu uvnitř kanálu
To znamená, že pokud kanál nemá žádný šum, šířka pásma podporovaná kanálem je nekonečná. Samozřejmě je nemožné skutečně nemít žádný hluk.
Shannonova věta udává teoretickou horní hranici kapacity kanálu, ale vypadá to trochu iluzorně, protože se zdá, že nemá nic společného s přenosovou rychlostí, kódovou rychlostí atd. a vztah mezi nimi je dán Nyquistovým kritériem.
Nyquistovo kritérium: Pro nízkošumový kanál se šířkou pásma W (Hz), nejvyšší přenosová rychlost symbolů Bmax:
Bmax=2W (Baud), tj. maximální přenosová rychlost symbolů ideálního kanálu dolní propusti na šířku pásma Hertzů jsou 2 symboly za sekundu.
Podle předchozí definice jednotky Baud, pokud je počet stavů symbolu metody kódování M, získá se limitní rychlost přenosu informace (kapacita kanálu) Cmax:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (komentáře poukazují na to, že se jedná o nízkoprůchodový případ, ale nemá to vliv na pochopení)
Nyquist nám chce říci, že pokud každý symbol přenáší určitý bit, pokud můj kanál podporuje pouze šířku pásma W (Hz), můžete mi dát maximálně pouze Cmax (bit) informace za sekundu, nemohu žádný sníst. více. Naopak, když je známa šířka pásma a kapacita kanálu Cmax byla určena Shannonovým teorémem, Nyquistovo kritérium ve skutečnosti udává maximální počet bitů (jako je počet QAM) přenesených na symbol v systému.
Vrátíme-li se k výše uvedené větě, šířka pásma je veličina, která je určena designem. Chci přenášet tolik dat a maximální poměr signálu k šumu kanálu může mít v podstatě předpovídanou hodnotu. Musíte mi alespoň vytvořit kanál, který splňuje Shannonův teorém. Netřeba dodávat, že šířka pásma je menší a je zde více odpadu. Musíte znát spektrum. Zdroje jsou často velmi cenné. Také váš RF obvod, design hardwaru a filtr musí splňovat tuto šířku pásma pro mě. Pokud je méně, nebude to fungovat. Pokud je šířka pásma příliš velká, rušivý signál zvenčí může unikat dovnitř a ochrana proti rušení nebude fungovat.
Na závěr si povíme něco o nosiči. Jak název napovídá, nosič je nositelem modulace a přenosu signálu. Má pouze jednu střední frekvenci a nemá nic společného se samotnou šířkou pásma. Například protokol 11n stanoví, že může pracovat ve frekvenčním pásmu 2G nebo ve frekvenčním pásmu 5G a další faktory jsou stejné. Za předpokladu šířky pásma 20 milionů je nosná frekvence 2,4 GHz při práci ve frekvenčním pásmu 2G, zdroje spektra, které ve skutečnosti zabírá, jsou 2,390 GHz-2,410 GHz. Při práci ve frekvenčním pásmu 5G je nosná frekvence 5 GHz a zdroje spektra, které ve skutečnosti zabírá, jsou 4,990 GHz-5,010 GHz.
Jak na konci tohoto článku rozumím vztahu mezi šířkou pásma dat, nosnou frekvencí a šířkou pásma nosné v systémech bezdrátové komunikace s mou odpovědí v tomto odkazu? jako konec. Proč signál zabírá šířku pásma je opravdu základní, protože spektrum obsazené digitálním signálem (není to jen aperiodické jako čtvercová vlna) je po Fourierově transformaci vlastně nekonečně široké.
