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.
Tätä varten meillä on kaava:
R=Blog2N=2Wlog2N(b/s)
jossa edustaadataraattia ja yksikkösekkuntibittiä, lyhennettynä bpssorb/s
Datarateandbaudratearetwodifferentconcepts.Thetwoareequalonlywhenthesymboltakestwodiscretevalues.Forordinarytelephonelines,thebandwidthis3000HZandthehighestbaudrateis6000Baud.Themaximumdataratecantakedifferentvaluesdependingontheencodingmethod.Thesearethelimitvaluesunderidealconditionswithoutnoise.Theactualchannelwillbeinterferedbyvariousnoises,soitisfarfromreachingthedatatransferratecalculatedaccordingtotheNyquisttheorem.Shannon'sresearchshowsthatthelimitdataratewithnoisecanbecalculatedbythefollowingformula:
C=Wlog2(1+s/n)
Tätä kaavaa kutsutaan Shannonin teoreemaksi,Whisthekanavakaistanleveys,Signaalinkeskimääräinen teho,Niskeskimääräinenkohinan teho,ja kutsuu/kutsutaan signaali-kohinasuhteeksi.KoskaStoNistoolarge-suoritus ontodellinen,pehmennäsuhteleminen(allekirjoittamatta). suhde: db = 10lgs/n
Esimerkki,whens/nis1000,signaalin ja kohinan välinen suhde on 30 db.Tällä kaavalla ei ole mitään tekemistä signaalin erillisen arvon kanssa, mikä tarkoittaa, riippumatta siitä, mitä menetelmää käytetään modulointiin, niin kauan kuin signaalin kohinasuhteeseen on annettu, jos tiedonsiirtokanavan maksimilähetysaikaa ei ole. kaistanleveys on 3000 HZ ja signaalin ja kohinan välinen suhde on 30 db, suurin tiedonsiirtonopeus on
C=3000log2(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.
Aiheeseen liittyvät erot
Kanavan kaistanleveys
Taajuuskaistanleveysstandardin langattomien signaalien lähettämiseen.Yleisesti käytetyllä taajuuskaistalla 2,4–2,4835 GHz kunkin kanavan taajuuskaistanleveys on 20 MHz; entinen toimii b/g/n-protokollan kanssa,jathelat.
Thehigherthefrequency,theeasieritistobedistorted.Inthecaseof11n,20MHzcanreachabandwidthof144Mbps(howtocalculate?).Ithasbetterpenetrationandalongtransmissiondistance(about100meters);40MHzInthecaseof11n,itcanreachabandwidthof300Mbps,withaslightlypoorerpenetrationandashorttransmissiondistance(about50meters).
Signaalin kaistanleveys
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.