어떤 과목을 잘 배우고 싶다면 우선 개념이 아주 명확해야 합니다. 잘 이해가 되지 않는다면 배우면서 개념을 이해하기 위해 왔다 갔다 하는 것이 가장 좋습니다. 이론을 이해하는 것이 때때로 혼란스러운 이유는 개념 자체가 명확하지 않기 때문이라고 생각합니다. Zhihu에 대한 몇 가지 질문을 살펴보세요. 개념이 명확하다면 이런 비전문적인 질문은 하지 않을 것입니다.
먼저 데이터 전송 속도, 심볼(symbol), 심볼 레이트의 두 가지 기본 개념을 살펴보겠습니다.
1. 데이터 전송률
코드 속도, 비트 속도 또는 데이터 대역폭이라고도 하며 통신 시 초당 전송되는 데이터 코드 비트 수(bps)를 나타냅니다. 이는 이해하기 쉽습니다. 초당 전송되는 데이터 비트 수는 "필요한 것"입니다.
2. 기호(기호)
기호라고도 합니다. 다양한 변조 방법(예: FSK, QAM 등)을 통해 여러 비트의 정보를 하나의 기호 기호에 로드할 수 있습니다. 예를 들어, 아래 그림은 4QAM(예: QPSK)으로 변조된 4개의 기호 기호를 모두 보여주며, 하나의 기호는 2비트의 정보를 전달할 수 있습니다.
3. 기호율
기호 속도는 Baud/s 또는 Sym/s 단위의 기호 속도이며 초당 전송되는 기호 수를 나타냅니다. 기호 속도는 전송 속도 또는 기호 속도라고도 합니다. 기호 속도는 통신 효율성을 결정합니다. 분명히, 변조 방식(위의 예에서는 4QAM)의 심볼 상태가 많을수록 심볼 속도 값이 커지고, 초당 더 많은 비트 정보를 전송할 수 있습니다. 분명히 가지고 있다
데이터 전송 속도=기호 속도 x 기호의 비트 수
우리가 일반적으로 사용하는 직렬 포트에는 변조가 전혀 없습니다. 직접 전송되는 high 및 low 레벨은 1과 0을 나타냅니다. 즉, 비트는 기호이므로 해당 전송 속도는 전송 속도입니다. 우리가 말하는 직렬 포트 전송 속도는 115200입니다. 즉, 이 설정에서 전송 속도는 115200bit/s에 도달할 수 있습니다.
위의 세 가지 개념에 대해 이야기한 후 대역폭에 대해 이야기할 수 있습니다.
대역폭은 실제로 물리적인 개념으로, 점유된 스펙트럼의 폭을 나타냅니다. 통신 시스템을 설계할 때 대역폭은 실제로 설계에 따라 결정되는 양입니다. 시스템에서 어떤 데이터 속도를 지원할 것인지 이해하는 것이 매우 중요합니다. 어떤 변조 방식이 사용되나요? 어떤 인코딩이 사용됩니까? 모든 것을 고려한 후 이러한 표시기는 채널에 필요한 대역폭의 양을 결정합니다. 다양한 인코딩 방법(다양한 목적, 검사, 오류 정정 등, 단 하나의 목적으로 전송의 신뢰성을 향상)에 따라 최종적으로 전송하는 정보의 총량(전송할 데이터 + 기타 필요한 정보), 변조가 결정됩니다. 방법은 이러한 데이터가 최종적으로 전송되는 심볼 속도를 결정합니다.
그래서 질문은 대역폭과 대역폭 사이의 관계는 무엇입니까? 채널 대역폭과 데이터 전송 속도 간의 관계는 Shannon의 정리와 Nyquist의 기준으로 설명할 수 있습니다.
섀넌의 정리:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S는 채널에서 전송되는 신호의 평균 전력, N은 채널 내부의 가우스 잡음 전력
즉, 채널에 잡음이 없으면 채널이 지원하는 대역폭은 무한합니다. 물론 실제로 소음이 없다는 것은 불가능합니다.
Shannon의 정리는 채널 용량의 이론적 상한선을 제공하지만 전송 속도, 코드 속도 등과는 아무런 관련이 없는 것처럼 보이고 이들 사이의 관계는 Nyquist 기준에 의해 제공되므로 약간 환상적으로 보입니다.
나이퀴스트 기준: 대역폭이 W(Hz)인 잡음 없는 저역 통과 채널의 경우 최고 기호 전송 속도 Bmax:
Bmax=2W(Baud), 즉 이상적인 저역 통과 채널의 Hertz 대역폭당 최대 기호 전송 속도는 초당 2 기호입니다.
Baud 단위의 이전 정의에 따르면, 인코딩 방법의 심볼 상태의 개수가 M이라면 한계 정보 전송 속도(채널 용량) Cmax는 다음과 같이 구해진다.
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (댓글에서는 이것이 저역통과 사례라고 지적하지만 이해에는 영향을 미치지 않습니다.)
Nyquist가 우리에게 말하고 싶은 것은 각 기호가 특정 비트를 전송하는 경우 내 채널이 W(Hz)의 대역폭만 지원한다면 초당 최대 Cmax(비트) 정보만 제공할 수 있다는 것입니다. 더. 반대로, 대역폭이 알려져 있고 채널 용량 Cmax가 Shannon의 정리에 의해 결정된 경우 Nyquist 기준은 실제로 시스템에서 기호당 전송되는 최대 비트 수(예: QAM 수)를 제공합니다.
위의 문장으로 돌아가서 대역폭은 설계에 따라 결정되는 양입니다. 너무 많은 데이터를 전송하고 싶은데, 채널의 최대 신호 대 잡음비는 기본적으로 예측된 값을 가질 수 있습니다. 최소한 Shannon의 정리를 만족하는 채널을 생성해 주어야 합니다. 말할 필요도 없이 대역폭은 줄어들고 낭비는 더 많아집니다. 스펙트럼을 알아야 합니다. 자원은 종종 매우 소중합니다. 또한 귀하의 RF 회로, 하드웨어 설계 및 필터가 이 대역폭을 충족해야 합니다. 그보다 적으면 작동하지 않습니다. 대역폭이 너무 높으면 외부 간섭 신호가 누출되어 간섭 방지 기능이 작동하지 않을 수 있습니다.
마지막으로 통신사에 대해 알아보겠습니다. 이름에서 알 수 있듯이 캐리어는 신호 변조 및 전송의 캐리어입니다. 중심 주파수는 하나만 있고 대역폭 자체와는 아무런 관련이 없습니다. 예를 들어 11n 프로토콜은 2G 주파수 대역이나 5G 주파수 대역에서 작동할 수 있다고 규정하고 있으며 다른 요소는 동일합니다. 20M 대역폭을 가정하면 2G 주파수 대역에서 작동할 때 반송파 주파수는 2.4GHz이고, 실제로 차지하는 스펙트럼 리소스는 2.390GHz-2.410GHz입니다. 5G 주파수 대역에서 작업할 때 반송파 주파수는 5GHz이고 실제로 차지하는 스펙트럼 리소스는 4.990GHz-5.010GHz입니다.
이 기사의 마지막 부분에서 이 링크에 있는 답변을 통해 무선 통신 시스템의 데이터 대역폭, 반송파 주파수 및 반송파 대역폭 간의 관계를 어떻게 이해할 수 있습니까? 끝으로. 신호가 대역폭을 차지하는 이유는 실제로 기본적입니다. 왜냐하면 디지털 신호가 차지하는 스펙트럼(방형파처럼 비주기적인 것이 아니라)은 푸리에 변환 후에 실제로 무한히 넓기 때문입니다.
