Si quieres aprender bien un tema, antes que nada debe quedar muy claro el concepto. Si no lo comprende bien, es mejor ir y venir para comprender esos conceptos a medida que aprende. Creo que la razón por la que entender la teoría a veces resulta confuso es que el concepto en sí no está claro. Mire algunas preguntas sobre Zhihu. Si el concepto es claro, no hará preguntas tan poco profesionales.
Primero veamos los dos conceptos básicos de velocidad de transmisión de datos, símbolo (símbolo) y velocidad de símbolo.
1. Tasa de transferencia de datos
También conocida como velocidad de código, velocidad de bits o ancho de banda de datos, describe la cantidad de bits de código de datos transmitidos por segundo en comunicación, en bps. Esto es fácil de entender, "sólo es necesario", cuántos bits de datos se transmiten por segundo.
2. Símbolo (símbolo)
También llamado símbolo. A través de diferentes métodos de modulación (como FSK, QAM, etc.), se pueden cargar múltiples bits de información en un símbolo. Por ejemplo, la siguiente figura muestra los cuatro símbolos modulados por 4QAM (es decir, QPSK), y un símbolo puede transportar dos bits de información.
3. Tasa de símbolo
La velocidad de símbolo es la velocidad de símbolo, en baudios/s o sym/s, y representa el número de símbolos transmitidos por segundo. La velocidad de símbolo también se denomina velocidad de baudios o velocidad de símbolo. La tasa de símbolos determina la eficiencia de la comunicación. Obviamente, cuantos más estados de símbolo tenga un método de modulación (4QAM en el ejemplo anterior), mayor será el valor de la velocidad de símbolo y más información de bits se podrá transmitir por segundo. obviamente tengo
Velocidad de transmisión de datos=velocidad de símbolo x número de bits en un símbolo
El puerto serie que utilizamos habitualmente no tiene ningún tipo de modulación. Los niveles alto y bajo enviados directamente representan 1 y 0, es decir, un bit es un símbolo, por lo que su velocidad en baudios es la velocidad de transmisión. La velocidad en baudios del puerto serie de la que estamos hablando es 115200, es decir, bajo esta configuración, la velocidad de transmisión puede alcanzar 115200bit/s.
Después de hablar de los tres conceptos anteriores, podemos hablar de ancho de banda.
El ancho de banda es en realidad un concepto físico, se refiere al ancho del espectro ocupado. Al diseñar un sistema de comunicación, el ancho de banda es en realidad una cantidad determinada por el diseño. Es muy importante entender que sistema, ¿qué velocidad de datos vas a soportar? ¿Qué método de modulación se utiliza? ¿Qué codificación se utiliza? Después de tenerlo todo en consideración, estos indicadores determinan cuánto ancho de banda necesita su canal. Varios métodos de codificación (varios propósitos, verificación, corrección de errores, etc., con un solo propósito, mejorar la confiabilidad de la transmisión) determinan la cantidad total de información que finalmente se transmite (los datos a transmitir + otra información necesaria), la modulación. El método determina la velocidad de símbolos a la que estos datos se transmiten finalmente.
Entonces la pregunta es, ¿cuál es la relación entre ancho de banda y ancho de banda? La relación entre el ancho de banda del canal y la velocidad de transmisión de datos puede describirse mediante el teorema de Shannon y el criterio de Nyquist.
Teorema de Shannon:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S es la potencia promedio de la señal transmitida en el canal, N es la potencia del ruido gaussiano dentro del canal
Es decir, si el canal no tiene ruido, el ancho de banda que soporta el canal es infinito. Por supuesto, es imposible que no haya ruido.
El teorema de Shannon da el límite superior teórico de la capacidad del canal, pero parece un poco ilusorio, porque parece no tener nada que ver con la velocidad en baudios, la velocidad de código, etc., y la relación entre ellos está dada por el criterio de Nyquist.
Criterio de Nyquist: para un canal de paso bajo sin ruido con un ancho de banda de W (Hz), la velocidad de transmisión de símbolos más alta Bmax:
Bmax=2W (baudios), es decir, la velocidad máxima de transmisión de símbolos de un canal de paso bajo ideal por ancho de banda de Hertz es de 2 símbolos por segundo.
Según la definición anterior de unidad de baudios, si el número de estados de símbolo del método de codificación es M, se obtiene la velocidad límite de transmisión de información (capacidad del canal) Cmax:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (los comentarios señalan que este es un caso de paso bajo, pero no afecta la comprensión)
Lo que Nyquist nos quiere decir es que si cada símbolo transmite un determinado bit, si mi canal solo soporta un ancho de banda de W (Hz), solo me puedes dar información de Cmax (bit) por segundo como máximo, no puedo comer nada. más. Por el contrario, cuando se conoce el ancho de banda y la capacidad del canal Cmax se ha determinado mediante el teorema de Shannon, el criterio de Nyquist en realidad proporciona el número máximo de bits (como el número de QAM) transmitidos por símbolo en el sistema.
Volviendo a la frase anterior, el ancho de banda es una cantidad determinada por el diseño. Quiero transmitir tantos datos y la relación señal-ruido máxima del canal básicamente puede tener un valor predicho. Al menos tienes que crear un canal para mí que satisfaga el teorema de Shannon. No hace falta decir que el ancho de banda es menor y hay más desperdicio. Necesitas conocer el espectro. Los recursos suelen ser muy valiosos. Además, su circuito de RF, diseño de hardware y filtro deben cumplir con este ancho de banda. Si es menos, no funcionará. Si el ancho de banda es demasiado, la señal de interferencia exterior puede filtrarse y el sistema antiinterferencias no funcionará.
Finalmente, hablemos del transportista. Como su nombre lo indica, la portadora es la portadora de modulación y transmisión de señales. Tiene sólo una frecuencia central y no tiene nada que ver con el ancho de banda en sí. Por ejemplo, el protocolo 11n estipula que puede funcionar en la banda de frecuencia 2G o en la banda de frecuencia 5G, y otros factores son los mismos. Suponiendo un ancho de banda de 20M, la frecuencia portadora es de 2,4GHz cuando se trabaja en la banda de frecuencia 2G, entonces los recursos de espectro que realmente ocupa son 2,390GHz-2.410GHz. Cuando se trabaja en la banda de frecuencia 5G, la frecuencia portadora es de 5 GHz y los recursos de espectro que realmente ocupa son 4.990 GHz-5.010 GHz.
Al final de este artículo, ¿cómo entiendo la relación entre el ancho de banda de datos, la frecuencia de la portadora y el ancho de banda de la portadora en los sistemas de comunicación inalámbrica con mi respuesta en este enlace? como fin. Por qué la señal ocupa el ancho de banda es realmente básico, porque el espectro ocupado por la señal digital (¿no es simplemente aperiódico como una onda cuadrada?) es en realidad infinitamente ancho después de la transformada de Fourier.
