Analogchannel
ThebandwidthoftheanalogchannelW=f2-f1wheref1isthelowestfrequencythatthechannelcanpass,andf2isthehighestfrequencythatthechannelcanpass.BotharedeterminedbythechannelDeterminedbyphysicalcharacteristics.Whenthecircuitsthatmakeupthechannelaremade,thebandwidthofthechannelisdetermined.Inordertomakethesignaltransmissionlessdistortion,thechannelmusthaveenoughbandwidth.
Digitalchannel
Digitalchannelisadiscretechannel,whichcanonlytransmitdigitalsignalsofdiscretevalues.Thebandwidthofthechanneldeterminesthehighestpossibleundistortedtransmissionpulsesequenceinthechannelrate.
Adigitalpulseiscalledasymbol,andweusethesymbolratetorepresentthenumberofsignalwaveformtransformationsperunittime,thatis,thenumberofsymbolstransmittedthroughthechannelinaunittime.IfthesignalsymbolwidthisTseconds,thesymbolrateB=1/T.Theunitofsymbolrateiscalledbaud(Baud),sothesymbolrateisalsocalledbaudrate.Asearlyas1924,HenryNyquist,aresearcheratBellLaboratories,deducedthelimitbaudrateofanoiselesschannelwithlimitedbandwidth,whichiscalledtheNyquisttheorem.IfthechannelbandwidthisW,theNyquisttheoremstatesthatthemaximumsymbolrateisB=2W(Baud).ThechannelcapacityspecifiedbytheNyquisttheoremisalsocalledtheNyquistlimit,whichisdeterminedbythephysicalcharacteristicsofthechannel..ItisimpossibletotransmitpulsesignalsbeyondtheNyquistlimit,sothechannelbandwidthmustbeimprovedtofurtherincreasethebaudrate.
Theamountofinformationcarriedbythecodeelementisdeterminedbythenumberofdiscretevaluestakenbythecodeelement.Ifthesymboltakestwodiscretevalues,onesymbolcarries1bitofinformation.Ifthesymbolcantakefourdiscretevalues,onesymbolcarries2bitsofinformation.Thatis,theamountofinformationn(bit)carriedbyasymbolhasthefollowingrelationshipwiththenumberoftypesofsymbolsN:n=log2N
Theamountofinformation(numberofbits)transmittedonthechannelperunittimeiscalledthedatarate.Thewaytoincreasetherateatacertainbaudrateistouseonesymboltorepresentmorebits.Iftwobitsareencodedintoonesymbol,thedataratecanbedoubled.
K tomu máme vzorec:
R=Blog2N=2Wlog2N(b/s)
kdeRpředstavuje datovou rychlost a jednotku za druhý bit, zkráceně jako bpsorb/s
Datarateandbaudratearetwodifferentconcepts.Thetwoareequalonlywhenthesymboltakestwodiscretevalues.Forordinarytelephonelines,thebandwidthis3000HZandthehighestbaudrateis6000Baud.Themaximumdataratecantakedifferentvaluesdependingontheencodingmethod.Thesearethelimitvaluesunderidealconditionswithoutnoise.Theactualchannelwillbeinterferedbyvariousnoises,soitisfarfromreachingthedatatransferratecalculatedaccordingtotheNyquisttheorem.Shannon'sresearchshowsthatthelimitdataratewithnoisecanbecalculatedbythefollowingformula:
C=Wlog2(1+s/n)
Tento vzorec se nazývá Shannonův teorém, kde je šířka pásma kanálu, je průměrný výkon signálu, N je průměrný výkon hluku a/nazývá se poměr signálu k šumu. = 10 lg/n
Například,když/nis1000,poměr signálu k šumu je 30 dB. Tento vzorec nemá nic společného s diskrétní hodnotou signálu, která se říká, bez ohledu na to, jaká metoda byla použita pro modulaci, pokud je dán poměr signálu k šumu, je-li dán poměr signálu k šumu, je-li dán maximální poměr signálu k šumu, je maximální hodnota přenosu signálu pro kanál pro informaci. je 3000 Hz a poměr signálu k šumu je 30 dB, maximální datová rychlost je
C=3000 log2(1+1000)≈3000×9,97≈30000b/s
ThisisthelimitValuehasonlytheoreticalmeaning.Infact,itisverygoodthatthedataratecanreach9600b/sonatelephonelinewithabandwidthof3000HZ.
Tosumup,wehavetwoconceptsofbandwidth.Intheanalogchannel,thebandwidthiscalculatedaccordingtotheformulaW=f2-f1.Forexample,thebandwidthofaCATVcableis600HZor1000HZ;thebandwidthofadigitalchannelisthechannelThemaximumdataratethatcanbeachieved,forexample,thebandwidthofEthernetis10MB/Sor100MB/S,andthetwocanbeconvertedtoeachotherbyShannon'stheorem.
Související rozdíly
Šířka pásma kanálu
Šířka frekvenčního pásma je standardem pro odesílání bezdrátových signálů. V běžně používaném frekvenčním pásmu 2,4-2,4835 GHz je šířka frekvenčního pásma každého kanálu 20 MHz; dříve pracuje s protokoly b/g/n a později hasac/a/n.
Thehigherthefrequency,theeasieritistobedistorted.Inthecaseof11n,20MHzcanreachabandwidthof144Mbps(howtocalculate?).Ithasbetterpenetrationandalongtransmissiondistance(about100meters);40MHzInthecaseof11n,itcanreachabandwidthof300Mbps,withaslightlypoorerpenetrationandashorttransmissiondistance(about50meters).
Šířka pásma signálu
Signalbandwidthreferstoelectromagneticwavesintheradiofrequencybandthatpropagateinfreespace(includingairandvacuum).
Electromagneticwavesincludemanytypes,arrangedintheorderoffrequencyfromlowtohigh:radiowaves,infraredrays,visiblelight,ultravioletrays,X-raysandgammarays.Radiowavesaredistributedinthefrequencyrangeof3Hzto3000GHz.Inthisspectrum,itcanbedividedinto12bands.Thelowerthefrequency,thesmallerthepropagationloss,thelongerthecoveragedistance,andthestrongerthediffractionability.However,thefrequencyresourcesofthelowfrequencybandaretight,andthesystemcapacityislimited.Therefore,theradiowavesofthelowfrequencybandaremainlyusedinsystemssuchasbroadcasting,television,andpaging.
Thehighfrequencybandisrichinfrequencyresourcesandthesystemcapacityislarge.Butthehigherthefrequency,thegreaterthepropagationloss,thecloserthecoveragedistance,andtheweakerthediffractionability.Inaddition,thehigherthefrequency,thegreaterthetechnicaldifficultyandthecorrespondingincreaseinthecostofthesystem.