Jika anda ingin mempelajari sesuatu subjek dengan baik, pertama sekali, konsepnya mestilah sangat jelas. Jika anda tidak memahaminya dengan baik, lebih baik anda berulang-alik untuk memahami konsep tersebut semasa anda belajar. Saya fikir sebab mengapa pemahaman teori kadang-kadang mengelirukan ialah konsep itu sendiri tidak jelas. Lihat beberapa soalan mengenai Zhihu. Jika konsepnya jelas, anda tidak akan bertanya soalan yang tidak profesional itu.
Mari kita lihat dahulu dua konsep asas kadar penghantaran data, simbol (simbol), dan kadar simbol.
1. Kadar pemindahan data
Juga dikenali sebagai kadar kod, kadar bit atau lebar jalur data, ia menerangkan bilangan bit kod data yang dihantar sesaat dalam komunikasi, dalam bps. Ini mudah difahami, ia "hanya diperlukan", berapa banyak bit data yang dihantar sesaat.
2. Simbol (simbol)
Juga dipanggil simbol. Melalui kaedah modulasi yang berbeza (seperti FSK, QAM, dll.), berbilang bit maklumat boleh dimuatkan pada satu simbol simbol. Sebagai contoh, rajah di bawah menunjukkan semua empat simbol simbol yang dimodulasi oleh 4QAM (iaitu QPSK), dan satu simbol boleh membawa dua bit maklumat.
3. Kadar simbol
Kadar simbol ialah kadar simbol, dalam Baud/s atau sym/s, dan mewakili bilangan simbol yang dihantar sesaat. Kadar simbol juga dipanggil kadar baud atau kadar simbol. Kadar simbol menentukan kecekapan komunikasi. Jelas sekali, lebih banyak keadaan simbol kaedah modulasi (4QAM dalam contoh di atas), lebih besar nilai kadar simbol, dan lebih banyak maklumat bit boleh dihantar sesaat. jelas ada
Kadar penghantaran data=kadar simbol x bilangan bit dalam simbol
Port bersiri yang biasa kami gunakan tidak mempunyai sebarang modulasi sama sekali. Tahap tinggi dan rendah yang dihantar secara langsung mewakili 1 dan 0, iaitu, bit ialah simbol, jadi kadar baudnya ialah kadar penghantaran. Kadar baud port bersiri yang kita bicarakan ialah 115200, iaitu, di bawah tetapan ini, kadar penghantaran boleh mencapai 115200bit/s.
Selepas bercakap tentang tiga konsep di atas, kita boleh bercakap tentang lebar jalur.
Lebar jalur sebenarnya adalah konsep fizikal, ia merujuk kepada lebar spektrum yang diduduki. Apabila mereka bentuk sistem komunikasi, lebar jalur sebenarnya adalah kuantiti yang ditentukan oleh reka bentuk. Adalah sangat penting untuk memahami bahawa sistem, apakah kadar data yang akan anda sokong? Apakah kaedah modulasi yang digunakan? Apakah pengekodan yang digunakan? Selepas mengambil kira semuanya, penunjuk ini menentukan jumlah lebar jalur yang diperlukan oleh saluran anda. Pelbagai kaedah pengekodan (pelbagai tujuan, semakan, pembetulan ralat, dsb., dengan hanya satu tujuan, untuk meningkatkan kebolehpercayaan penghantaran) menentukan jumlah keseluruhan maklumat yang akhirnya anda hantar (data yang akan dihantar + maklumat lain yang diperlukan), modulasi kaedah menentukan kadar simbol di mana data ini akhirnya dihantar.
Jadi persoalannya, apakah hubungan antara lebar jalur dan lebar jalur? Hubungan antara jalur lebar saluran dan kadar penghantaran data boleh diterangkan oleh teorem Shannon dan kriteria Nyquist.
Teorem Shannon:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S ialah purata kuasa isyarat yang dihantar dalam saluran, N ialah kuasa hingar Gaussian di dalam saluran
Maksudnya, jika saluran tidak mempunyai bunyi, lebar jalur yang disokong oleh saluran adalah tidak terhingga. Sudah tentu, adalah mustahil untuk tidak mempunyai bunyi bising.
Teorem Shannon memberikan had atas teori kapasiti saluran, tetapi ia kelihatan agak ilusi, kerana ia seolah-olah tiada kaitan dengan kadar baud, kadar kod, dan lain-lain, dan hubungan antara mereka diberikan oleh kriteria Nyquist.
Kriteria Nyquist: Untuk saluran laluan rendah tanpa hingar dengan lebar jalur W (Hz), kadar penghantaran simbol tertinggi Bmax:
Bmax=2W (Baud), iaitu, kadar penghantaran simbol maksimum bagi saluran laluan rendah yang ideal bagi setiap lebar jalur Hertz ialah 2 simbol sesaat.
Mengikut takrifan unit Baud sebelum ini, jika bilangan keadaan simbol kaedah pengekodan ialah M, had kadar penghantaran maklumat (kapasiti saluran) Cmax diperolehi:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (ulasan menunjukkan bahawa ini adalah kes lulus rendah, tetapi ia tidak menjejaskan pemahaman)
Apa yang Nyquist ingin beritahu kami ialah jika setiap simbol menghantar bit tertentu, jika saluran saya hanya menyokong lebar jalur W (Hz), anda hanya boleh memberi saya maklumat Cmax (bit) sesaat paling banyak, saya tidak boleh makan apa-apa. lebih. Sebaliknya, apabila lebar jalur diketahui dan kapasiti saluran Cmax telah ditentukan oleh teorem Shannon, kriteria Nyquist sebenarnya memberikan bilangan maksimum bit (seperti bilangan QAM) yang dihantar setiap simbol dalam sistem.
Berbalik kepada ayat di atas, lebar jalur ialah kuantiti yang ditentukan oleh reka bentuk. Saya mahu menghantar begitu banyak data, dan nisbah isyarat-ke-bunyi maksimum saluran pada asasnya boleh mempunyai nilai ramalan. Anda sekurang-kurangnya perlu mencipta saluran untuk saya yang memenuhi teorem Shannon. Tidak perlu dikatakan, lebar jalur kurang, dan terdapat lebih banyak pembaziran. Anda perlu tahu spektrumnya. Sumber selalunya sangat berharga. Selain itu, litar RF, reka bentuk perkakasan dan penapis anda mesti memenuhi lebar jalur ini untuk saya. Jika kurang, ia tidak akan berfungsi. Jika lebar jalur terlalu banyak, isyarat gangguan di luar mungkin bocor masuk, dan anti-gangguan tidak akan berfungsi.
Akhirnya, mari kita bercakap tentang pembawa. Seperti namanya, pembawa adalah pembawa modulasi dan penghantaran isyarat. Ia hanya mempunyai satu kekerapan pusat dan tiada kaitan dengan lebar jalur itu sendiri. Sebagai contoh, protokol 11n menetapkan bahawa ia boleh berfungsi dalam jalur frekuensi 2G atau dalam jalur frekuensi 5G, dan faktor lain adalah sama. Dengan mengandaikan lebar jalur 20M, frekuensi pembawa ialah 2.4GHz apabila bekerja dalam jalur frekuensi 2G, maka sumber spektrum yang sebenarnya didudukinya ialah 2.390GHz-2.410GHz. Apabila bekerja dalam jalur frekuensi 5G, frekuensi pembawa ialah 5GHz dan sumber spektrum yang sebenarnya didudukinya ialah 4.990GHz-5.010GHz.
Pada penghujung artikel ini, bagaimanakah saya memahami hubungan antara lebar jalur data, kekerapan pembawa dan lebar jalur pembawa dalam sistem komunikasi tanpa wayar dengan jawapan saya dalam pautan ini? sebagai pengakhiran. Mengapa isyarat menduduki lebar jalur adalah benar-benar asas, kerana spektrum yang diduduki oleh isyarat digital (bukankah ia hanya aperiodik seperti gelombang persegi) sebenarnya tidak terhingga lebar selepas transformasi Fourier.
