Ja vēlaties labi apgūt priekšmetu, pirmkārt, koncepcijai ir jābūt ļoti skaidrai. Ja jūs to nesaprotat labi, vislabāk ir iet uz priekšu un atpakaļ, lai izprastu šos jēdzienus, mācoties. Es domāju, ka iemesls, kāpēc teorijas izpratne dažkārt ir mulsinoša, ir tas, ka pati koncepcija nav skaidra. Apskatiet dažus jautājumus par Zhihu. Ja koncepcija ir skaidra, jūs neuzdosit tik neprofesionālus jautājumus.
Vispirms apskatīsim divus datu pārraides ātruma pamatjēdzienus, simbolu (simbolu) un simbolu ātrumu.
1. Datu pārraides ātrums
Pazīstams arī kā koda ātrums, bitu pārraides ātrums vai datu joslas platums, tas apraksta pārraidīto datu koda bitu skaitu sekundē saziņā, bps. Tas ir viegli saprotams, tas ir "tikai nepieciešams", cik datu biti tiek pārraidīti sekundē.
2. Simbols (simbols)
To sauc arī par simbolu. Izmantojot dažādas modulācijas metodes (piemēram, FSK, QAM utt.), vienā simbola simbolā var ielādēt vairākus informācijas bitus. Piemēram, attēlā zemāk ir parādīti visi četri simbolu simboli, ko modulē 4QAM (ti, QPSK), un viens simbols var saturēt divus informācijas bitus.
3. Simbolu ātrums
Simbolu ātrums ir simbolu ātrums Baud/s vai sym/s, un tas atspoguļo sekundē pārraidīto simbolu skaitu. Simbolu ātrumu sauc arī par datu pārraides ātrumu vai simbolu ātrumu. Simbolu ātrums nosaka komunikācijas efektivitāti. Acīmredzot, jo vairāk modulācijas metodes simbolu stāvokļu (4QAM iepriekš minētajā piemērā), jo lielāka ir simbolu ātruma vērtība un vairāk bitu informācijas var pārsūtīt sekundē. acīmredzot ir
Datu pārraides ātrums=simbolu ātrums x bitu skaits simbolā
Seriālajā portā, ko mēs parasti izmantojam, nav nekādas modulācijas. Augstais un zemais līmenis, kas tiek nosūtīts tieši, apzīmē 1 un 0, tas ir, bits ir simbols, tāpēc tā pārraides ātrums ir pārraides ātrums. Seriālā porta pārsūtīšanas ātrums, par kuru mēs runājam, ir 115 200, tas ir, saskaņā ar šo iestatījumu pārraides ātrums var sasniegt 115 200 biti / s.
Pēc tam, kad runājam par iepriekšminētajiem trim jēdzieniem, mēs varam runāt par joslas platumu.
Joslas platums faktiski ir fizisks jēdziens, tas attiecas uz aizņemtā spektra platumu. Projektējot sakaru sistēmu, joslas platums faktiski ir lielums, ko nosaka dizains. Ir ļoti svarīgi saprast, ka sistēma, kādu datu pārraides ātrumu jūs plānojat atbalstīt? Kāda modulācijas metode tiek izmantota? Kāds kodējums tiek izmantots? Ņemot to vērā, šie rādītāji nosaka, cik liels joslas platums ir nepieciešams jūsu kanālam. Dažādas kodēšanas metodes (dažādi mērķi, pārbaude, kļūdu labošana utt., tikai ar vienu mērķi, lai uzlabotu pārraides uzticamību) nosaka kopējo informācijas apjomu, ko jūs galu galā pārsūtāt (pārraidāmie dati + cita nepieciešamā informācija), modulācija metode nosaka simbolu ātrumu, ar kādu šie dati tiek pārsūtīti.
Tātad jautājums ir, kāda ir saistība starp joslas platumu un joslas platumu? Sakarību starp kanāla joslas platumu un datu pārraides ātrumu var aprakstīt ar Šenona teorēmu un Nikvista kritēriju.
Šenona teorēma:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S ir kanālā pārraidītā signāla vidējā jauda, N ir Gausa trokšņa jauda kanālā
Tas nozīmē, ka, ja kanālam nav trokšņa, kanāla atbalstītais joslas platums ir bezgalīgs. Protams, nav iespējams faktiski bez trokšņa.
Šenona teorēma dod teorētisko kanāla kapacitātes augšējo robežu, taču tā izskatās nedaudz iluzora, jo šķiet, ka tai nav nekāda sakara ar bodu ātrumu, koda ātrumu utt., un attiecības starp tām ir noteiktas ar Nyquist kritēriju.
Nyquist kritērijs: beztrokšņa zemas caurlaidības kanālam ar W (Hz) joslas platumu augstākais simbolu pārraides ātrums Bmax:
Bmax=2W (Baud), tas ir, ideāla zemfrekvences kanāla maksimālais simbolu pārraides ātrums uz hercu joslas platumu ir 2 simboli sekundē.
Saskaņā ar iepriekšējo Boda vienības definīciju, ja kodēšanas metodes simbolu stāvokļu skaits ir M, tiek iegūts limita informācijas pārraides ātrums (kanāla kapacitāte) Cmax:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (komentāri norāda, ka šis ir zemas caurlaidības gadījums, taču tas neietekmē izpratni)
Nyquist vēlas mums pateikt, ka, ja katrs simbols pārraida noteiktu bitu, ja mans kanāls atbalsta tikai W (Hz) joslas platumu, jūs varat sniegt man ne vairāk kā Cmax (bitu) informāciju sekundē, es nevaru ēst. vairāk. Un otrādi, ja ir zināms joslas platums un kanāla kapacitāte Cmax ir noteikta ar Šenona teorēmu, Nyquist kritērijs faktiski dod maksimālo bitu skaitu (piemēram, QAM skaitu), kas tiek pārraidīts uz vienu simbolu sistēmā.
Atgriežoties pie iepriekš minētā teikuma, joslas platums ir lielums, ko nosaka dizains. Es vēlos pārsūtīt tik daudz datu, un kanāla maksimālajai signāla un trokšņa attiecībai pamatā var būt paredzamā vērtība. Jums vismaz ir jāizveido man kanāls, kas apmierina Šenonas teorēmu. Lieki piebilst, ka joslas platums ir mazāks, un ir vairāk atkritumu. Jums jāzina spektrs. Resursi bieži vien ir ļoti vērtīgi. Arī jūsu RF ķēdei, aparatūras dizainam un filtram ir jāatbilst šim joslas platumam. Ja tas ir mazāks, tas nedarbosies. Ja joslas platums ir pārāk liels, ārpusē esošais traucējumu signāls var noplūst, un prettraucējumi nedarbosies.
Visbeidzot, parunāsim par pārvadātāju. Kā norāda nosaukums, nesējs ir signāla modulācijas un pārraides nesējs. Tam ir tikai viena centrālā frekvence, un tai nav nekāda sakara ar pašu joslas platumu. Piemēram, 11n protokols nosaka, ka tas var darboties 2G frekvenču joslā vai 5G frekvenču joslā, un citi faktori ir vienādi. Pieņemot, ka joslas platums ir 20 M, nesējfrekvence ir 2,4 GHz, strādājot 2G frekvenču joslā, tad spektra resursi, ko tas faktiski aizņem, ir 2,390 GHz-2,410 GHz. Strādājot 5G frekvenču joslā, nesēja frekvence ir 5 GHz, un spektra resursi, ko tas faktiski aizņem, ir 4,990 GHz-5,010 GHz.
Kā šī raksta beigās es varu saprast saistību starp datu joslas platumu, nesējfrekvenci un nesēja joslas platumu bezvadu sakaru sistēmās ar manu atbildi šajā saitē? kā beigas. Kāpēc signāls aizņem joslas platumu, ir patiešām pamata, jo digitālā signāla aizņemtais spektrs (vai tas nav tikai aperiodisks kā kvadrātveida vilnis) pēc Furjē transformācijas patiesībā ir bezgalīgi plašs.
