Se você quer aprender bem um assunto, antes de mais nada, o conceito deve ser muito claro. Se você não entende bem, é melhor ir e voltar para entender esses conceitos à medida que aprende. Penso que a razão pela qual a compreensão da teoria é por vezes confusa é que o conceito em si não é claro. Veja algumas perguntas sobre Zhihu. Se o conceito for claro, você não fará perguntas tão pouco profissionais.
Vejamos primeiro os dois conceitos básicos de taxa de transmissão de dados, símbolo (símbolo) e taxa de símbolo.
1. Taxa de transferência de dados
Também conhecida como taxa de código, taxa de bits ou largura de banda de dados, descreve o número de bits de código de dados transmitidos por segundo na comunicação, em bps. Isso é fácil de entender, é “apenas necessário” quantos bits de dados são transmitidos por segundo.
2. Símbolo (símbolo)
Também chamado de símbolo. Através de diferentes métodos de modulação (como FSK, QAM, etc.), vários bits de informação podem ser carregados em um símbolo. Por exemplo, a figura abaixo mostra todos os quatro símbolos modulados por 4QAM (ou seja, QPSK), e um símbolo pode transportar dois bits de informação.
3. Taxa de símbolo
A taxa de símbolos é a taxa de símbolos, em Baud/s ou sym/s, e representa o número de símbolos transmitidos por segundo. A taxa de símbolos também é chamada de taxa de transmissão ou taxa de símbolos. A taxa de símbolos determina a eficiência da comunicação. Obviamente, quanto mais estados de símbolos de um método de modulação (4QAM no exemplo acima), maior será o valor da taxa de símbolos e mais informações de bits poderão ser transmitidas por segundo. obviamente tem
Taxa de transmissão de dados=taxa de símbolo x número de bits em um símbolo
A porta serial que normalmente usamos não possui nenhuma modulação. Os níveis alto e baixo enviados representam diretamente 1 e 0, ou seja, um bit é um símbolo, portanto sua taxa de transmissão é a taxa de transmissão. A taxa de transmissão da porta serial de que estamos falando é 115200, ou seja, nesta configuração a taxa de transmissão pode chegar a 115200bit/s.
Depois de falar sobre os três conceitos acima, podemos falar sobre largura de banda.
A largura de banda é na verdade um conceito físico, refere-se à largura do espectro ocupado. Ao projetar um sistema de comunicação, a largura de banda é, na verdade, uma quantidade determinada pelo projeto. É muito importante entender que sistema, qual taxa de dados você vai suportar? Qual método de modulação é usado? Qual codificação é usada? Depois de levar tudo em consideração, esses indicadores determinam quanta largura de banda seu canal precisa. Vários métodos de codificação (várias finalidades, verificação, correção de erros, etc., com apenas um propósito, melhorar a confiabilidade da transmissão) determinam a quantidade total de informações que você transmite (os dados a serem transmitidos + outras informações necessárias), modulação O O método determina a taxa de símbolos na qual esses dados são finalmente transmitidos.
Portanto, a questão é: qual é a relação entre largura de banda e largura de banda? A relação entre largura de banda do canal e taxa de transmissão de dados pode ser descrita pelo teorema de Shannon e pelo critério de Nyquist.
Teorema de Shannon:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S é a potência média do sinal transmitido no canal, N é a potência do ruído gaussiano dentro do canal
Ou seja, se o canal não tiver ruído, a largura de banda suportada pelo canal é infinita. Claro, é impossível não ter ruído.
O teorema de Shannon fornece o limite superior teórico da capacidade do canal, mas parece um pouco ilusório, porque parece não ter nada a ver com taxa de transmissão, taxa de código, etc., e a relação entre eles é dada pelo critério de Nyquist.
Critério de Nyquist: Para um canal passa-baixo sem ruído com largura de banda de W (Hz), a maior taxa de transmissão de símbolos Bmax:
Bmax=2W (Baud), ou seja, a taxa máxima de transmissão de símbolos de um canal passa-baixa ideal por largura de banda Hertz é de 2 símbolos por segundo.
De acordo com a definição anterior da unidade Baud, se o número de estados do símbolo do método de codificação for M, a taxa limite de transmissão de informações (capacidade do canal) Cmax é obtida:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (os comentários apontam que este é um caso passa-baixo, mas não afeta a compreensão)
O que Nyquist quer nos dizer é que se cada símbolo transmite um determinado bit, se meu canal suporta apenas uma largura de banda de W (Hz), você só pode me fornecer informações de Cmax (bit) por segundo no máximo, não posso comer nenhum mais. Por outro lado, quando a largura de banda é conhecida e a capacidade do canal Cmax foi determinada pelo teorema de Shannon, o critério de Nyquist realmente fornece o número máximo de bits (como o número de QAMs) transmitidos por símbolo no sistema.
Voltando à frase acima, a largura de banda é uma quantidade determinada pelo design. Quero transmitir tantos dados, e a relação sinal-ruído máxima do canal pode basicamente ter um valor previsto. Você pelo menos precisa criar um canal para mim que satisfaça o teorema de Shannon. Escusado será dizer que a largura de banda é menor e há mais desperdício. Você precisa conhecer o espectro. Os recursos são muitas vezes muito preciosos. Além disso, seu circuito de RF, design de hardware e filtro devem atender a essa largura de banda para mim. Se for menor, não funcionará. Se a largura de banda for muito grande, o sinal de interferência externo poderá vazar e a anti-interferência não funcionará.
Por fim, vamos falar sobre a operadora. Como o nome indica, a portadora é a portadora de modulação e transmissão do sinal. Tem apenas uma frequência central e não tem nada a ver com a largura de banda em si. Por exemplo, o protocolo 11n estipula que pode funcionar na banda de frequência 2G ou na banda de frequência 5G, e outros fatores são os mesmos. Supondo uma largura de banda de 20M, a frequência da portadora é 2,4GHz quando se trabalha na banda de frequência 2G, então os recursos de espectro que ela realmente ocupa são 2,390GHz-20,410GHz. Ao trabalhar na banda de frequência 5G, a frequência da portadora é de 5 GHz e os recursos de espectro que ela realmente ocupa são de 4,990 GHz-50,010 GHz.
Ao final deste artigo, como entendo a relação entre largura de banda de dados, frequência da portadora e largura de banda da portadora em sistemas de comunicação sem fio com minha resposta neste link? como um fim. O motivo pelo qual o sinal ocupa a largura de banda é realmente básico, porque o espectro ocupado pelo sinal digital (não é apenas aperiódico como uma onda quadrada) é na verdade infinitamente amplo após a transformada de Fourier.
