Jika ingin mempelajari suatu mata pelajaran dengan baik, pertama-tama konsepnya harus sangat jelas. Jika Anda belum memahaminya dengan baik, sebaiknya bolak-balik memahami konsep-konsep tersebut sambil mempelajarinya. Menurut saya alasan mengapa pemahaman teori terkadang membingungkan adalah karena konsepnya sendiri yang tidak jelas. Lihatlah beberapa pertanyaan tentang Zhihu. Jika konsepnya jelas, Anda tidak akan menanyakan pertanyaan tidak profesional seperti itu.
Mari kita lihat dulu dua konsep dasar kecepatan transmisi data, simbol (simbol), dan kecepatan simbol.
1. Kecepatan transfer data
Juga dikenal sebagai kecepatan kode, kecepatan bit, atau bandwidth data, ini menggambarkan jumlah bit kode data yang dikirimkan per detik dalam komunikasi, dalam bps. Ini mudah dimengerti, "hanya diperlukan", berapa bit data yang dikirimkan per detik.
2. Simbol (simbol)
Disebut juga simbol. Melalui metode modulasi yang berbeda (seperti FSK, QAM, dll.), beberapa bit informasi dapat dimuat pada satu simbol simbol. Misalnya, gambar di bawah menunjukkan keempat simbol simbol yang dimodulasi oleh 4QAM (yaitu QPSK), dan satu simbol dapat membawa dua bit informasi.
3. Nilai simbol
Kecepatan simbol adalah kecepatan simbol, dalam Baud/s atau sym/s, dan mewakili jumlah simbol yang dikirimkan per detik. Kecepatan simbol disebut juga baud rate atau kecepatan simbol. Kecepatan simbol menentukan efisiensi komunikasi. Jelasnya, semakin banyak status simbol suatu metode modulasi (4QAM dalam contoh di atas), semakin besar nilai kecepatan simbol, dan semakin banyak informasi bit yang dapat dikirimkan per detik. jelas punya
Kecepatan transmisi data=kecepatan simbol x jumlah bit dalam sebuah simbol
Port serial yang biasa kita gunakan tidak memiliki modulasi sama sekali. Level tinggi dan rendah yang dikirim langsung mewakili 1 dan 0, yaitu bit adalah simbol, jadi baud rate-nya adalah kecepatan transmisi. Baud rate port serial yang kita bicarakan adalah 115200, yaitu, dengan pengaturan ini, kecepatan transmisi dapat mencapai 115200bit/s.
Setelah membicarakan ketiga konsep di atas, kita bisa membicarakan tentang bandwidth.
Bandwidth sebenarnya adalah konsep fisik, mengacu pada lebar spektrum yang ditempati. Saat merancang suatu sistem komunikasi, bandwidth sebenarnya adalah besaran yang ditentukan oleh desain. Sangat penting untuk memahami suatu sistem, berapa kecepatan data yang akan Anda dukung? Metode modulasi apa yang digunakan? Pengkodean apa yang digunakan? Setelah mempertimbangkan semuanya, indikator ini menentukan berapa banyak bandwidth yang dibutuhkan saluran Anda. Berbagai metode pengkodean (berbagai tujuan, pemeriksaan, koreksi kesalahan, dll., dengan hanya satu tujuan, untuk meningkatkan keandalan transmisi) menentukan jumlah total informasi yang pada akhirnya Anda kirimkan (data yang akan dikirim + informasi lain yang diperlukan), modulasi Metode ini menentukan kecepatan simbol di mana data ini pada akhirnya dikirimkan.
Lalu pertanyaannya, apa hubungannya bandwidth dengan bandwidth? Hubungan antara bandwidth saluran dan kecepatan transmisi data dapat dijelaskan dengan teorema Shannon dan kriteria Nyquist.
Teorema Shannon:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S adalah daya rata-rata sinyal yang ditransmisikan dalam saluran, N adalah daya noise Gaussian di dalam saluran
Artinya, jika saluran tidak mempunyai noise, bandwidth yang didukung oleh saluran tersebut tidak terbatas. Tentu saja, mustahil untuk benar-benar tidak ada suara.
Teorema Shannon memberikan batas atas teoretis dari kapasitas saluran, tetapi tampaknya agak ilusi, karena tampaknya tidak ada hubungannya dengan baud rate, code rate, dll., dan hubungan di antara keduanya diberikan oleh kriteria Nyquist.
Kriteria Nyquist: Untuk saluran low-pass bebas noise dengan bandwidth W (Hz), kecepatan transmisi simbol tertinggi Bmax:
Bmax=2W (Baud), yaitu, kecepatan transmisi simbol maksimum saluran low-pass yang ideal per bandwidth Hertz adalah 2 simbol per detik.
Menurut definisi unit Baud sebelumnya, jika jumlah status simbol dari metode pengkodean adalah M, maka diperoleh batas kecepatan transmisi informasi (kapasitas saluran) Cmax:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (komentar menunjukkan bahwa ini adalah kasus low-pass, namun tidak mempengaruhi pemahaman)
Apa yang Nyquist ingin sampaikan kepada kita adalah jika setiap simbol mentransmisikan bit tertentu, jika saluran saya hanya mendukung bandwidth W (Hz), Anda hanya dapat memberi saya informasi Cmax (bit) paling banyak per detik, saya tidak bisa makan apa pun lagi. Sebaliknya, ketika bandwidth diketahui dan kapasitas saluran Cmax telah ditentukan oleh teorema Shannon, kriteria Nyquist sebenarnya memberikan jumlah bit maksimum (seperti jumlah QAM) yang ditransmisikan per simbol dalam sistem.
Kembali ke kalimat di atas, bandwidth adalah besaran yang ditentukan oleh desain. Saya ingin mengirimkan begitu banyak data, dan rasio signal-to-noise maksimum saluran pada dasarnya dapat memiliki nilai prediksi. Anda setidaknya harus membuatkan saluran untuk saya yang memenuhi teorema Shannon. Tentu saja, bandwidthnya lebih sedikit, dan lebih banyak pemborosan. Anda perlu mengetahui spektrumnya. Sumber daya seringkali sangat berharga. Selain itu, sirkuit RF Anda, desain perangkat keras, dan filter harus memenuhi bandwidth ini untuk saya. Kalau kurang, tidak akan berhasil. Jika bandwidth terlalu besar, sinyal interferensi dari luar mungkin bocor, dan anti-interferensi tidak akan berfungsi.
Terakhir, mari kita bicara tentang operator. Sesuai dengan namanya, pembawa adalah pembawa modulasi dan transmisi sinyal. Ia hanya memiliki satu frekuensi pusat dan tidak ada hubungannya dengan bandwidth itu sendiri. Misalnya, protokol 11n menetapkan bahwa ia dapat bekerja di pita frekuensi 2G atau di pita frekuensi 5G, dan faktor lainnya sama. Dengan asumsi bandwidth 20M, frekuensi pembawa adalah 2,4GHz saat bekerja di pita frekuensi 2G, maka sumber daya spektrum yang sebenarnya ditempati adalah 2,390GHz-2.410GHz. Saat bekerja pada pita frekuensi 5G, frekuensi pembawanya adalah 5GHz, dan sumber daya spektrum yang sebenarnya ditempati adalah 4,990GHz-50,010GHz.
Di akhir artikel ini, bagaimana saya memahami hubungan antara bandwidth data, frekuensi pembawa, dan bandwidth pembawa dalam sistem komunikasi nirkabel dengan jawaban saya di tautan ini? sebagai akhir. Mengapa sinyal menempati bandwidth sebenarnya sangat mendasar, karena spektrum yang ditempati oleh sinyal digital (bukan hanya aperiodik seperti gelombang persegi) sebenarnya sangat lebar setelah transformasi Fourier.
