Sorularınız geçerlidir ve teorinin ne anlama geldiğinin doğru anlaşılmasına giden yol ;-).
Daha fazla bant genişliğinin daha yüksek bir bit hızı anlamına geldiği sorusuna, açıklama basit görünebilir, ancak aynı zamanda kötü olabilir.
Tamam görünüyor bir "kötü" açıklama. Daha büyük bant genişliğinin neden daha fazla veri olduğunu anlamaya başlıyor. Güç ve kodlama koşulları göz önüne alındığında, 1Mb / s hızında çalışan ilk WiFi kanal numaram 1 olduğunu varsayalım. Sonra aynı bant genişliği, güç ve kodlama koşullarına sahip 2 numaralı başka bir WiFi kanalı alıyorum. Ayrıca 1Mb / s hızında çalışıyor. İkisini bir araya getirdiğimde, bant genişliğini (iki farklı kanal) iki katına çıkardım ve veri çıkışını (2x1Mb / s) iki katına çıkardım.
Bunun mükemmel bir açıklama gibi göründüğünü düşünüyorsanız, gücü de iki katına çıkardığımızı unutursunuz. İki katına çıkmış güç veya iki katına çıkan bant genişliği nedeniyle çift veri akışı da aynı şekilde. Aslında her ikisinden de biraz.
Bant genişliğini iki katına çıkarırken toplam gücü aynı tutarsam, 1Mb / s hızında çalışan bir ilk WiFi kanalını, alınan gücün yarısında çalışan diğer iki WiFi kanalının toplamıyla karşılaştırmam gerekir. WiFi modemlerin veri sayfalarını kontrol etmeyeceğim, ancak bu aşağıdaki teorik yaklaşımla karşılaştırmak ilginç bir alıştırma olacaktır. Shannon kodlama kendini güç seviyelerine (WiFi için uygunsa) adapte ederse az ya da çok ne olacağını önceden belirlememize yardımcı olur. Kodlama uyum sağlamazsa, alım seviyesi çok düşük olana kadar veri hızı sabit kalır ve bu sırada 0'a düşer.
Yani shannon diyor ki: C = B ∗ log2 (1 + S / N). Toplam gücü korurken, ancak bant genişliğini iki katına çıkarırken, C2'nin potansiyel veri hızı olduğu C2 = 2 * B * log2 (1+ (S / 2) / N). Gerçek sayıları doldurarak S = 2xN olduğunu varsayabiliriz ki log2 (1 + 2) = 1.58 ve log2 (1 + 1) = 1 olsun. Böylece C = B * 1.58 ve C2 = B * 2. Başka bir deyişle, en büyük bant genişliğindeki sinyal seviyem gürültü seviyesine eşit olduğunda, potansiyel veri hızı, bant genişliğinin yarısında yayılan aynı toplam güçten% 26 daha yüksektir. Yani teorik olarak, ultra dar bant Shannon teoremine dayanan ultra geniş banttan daha verimli olamaz. Bant genişliğinin aynı toplam güç düzeyiyle iki katına çıkarılması, WiFi örneğimizde önerildiği gibi bant genişliğini iki katına çıkarmaz. Ancak bant genişliği daha yüksektir. Shannon ifadesinin log2'sindeki "1" terimini ihmal edebilirsek,
Ancak, bahsettiğim gibi, kodlama adapte olmalı, mevcut gerçek güç ve bant genişliğine göre optimize edilmelidir. Kodlama aynı kalırsa, sadece işlevselden işlevsizliğe geçiyorum.
İkinci sorunuza geçerek, iki frekansta 30Hz'de değişen bir FSK sinyalim varsa, o zaman sadece 30bps'de yayabilirim, çünkü saniyede 30 sembol yayarım, her biri 1 veya 0'a karşılık gelir. = 4 frekans) gürültü seviyem izin verdiği için öncekiler arasına iki frekans ekleyerek 4x30bps = 120bps'de yayarım. FSK ile, durum sayısını bu şekilde arttırırken bant genişliğinin sabit kaldığını düşünmüyorum, ancak kişi bunu daha fazla veya daha az sabit tutmanın bir yolunu bulabilir (teorik frekans spektrumu sınırsız olduğu için 3dB sınırlarını göz önünde bulundurarak).
Neden "modülasyonlu" sinyal için bir kare dalga kullanmalıyım? Bu kodlamada, alıcı tarafında her bir frekans için bir bant geçiren filtreye sahip olmanız gerektiği gibi kod çözmeyi "kolay" hale getiren bir seçimdir. Hala "sinüs dalgaları" yayıyorsunuz - sadece "1" değerlerini yayıyorsanız, sadece bir frekansınız var. Ancak frekans kaymaları, bu frekans kaymalarına izin veren / eşlik eden "harmoniklerin" varlığını ima eder. Diğer kodlamaların başka avantajları ve dezavantajları vardır. Örneğin, Doğrudan Sıralı Spread Spectrum, gürültü seviyesinin altında bir sinyale sahip olmasına izin verir (ve bu nedenle, diğer birçok kodlamada benzer bir bit hızı için daha düşük anten gücü gereksinimlerine sahiptir), ancak kodunu çözmek daha zordur (ve dolayısıyla daha fazla (hesaplama) güç gerektirir ve kod çözme devresindeki karmaşıklık).
Seçilen kodlama ne olursa olsun, üst limiti sabitleyen Shannon teoremine uymak zorundadır. Gürültü seviyesi veya sinyal seviyesi (mesafe) değiştikçe güç seviyesini, durum sayısını ve FSK sinyalinin diğer parametrelerini ayarlamazsanız Shannon'u sadece FSK gibi bir kodlamaya uygulayamazsınız. Shannon, belirli bir bant genişliği ve veri hızı için mutlak minimum gücü kontrol etmenizi sağlar. Kodlama yöntemi minimum güç sınırını artıracaktır. Güç seviyeleri bu sınırı aştığında, bit hızı basitçe sabit kalacaktır. Eğer daha fazla bant genişliğinin daha yüksek bir bit hızı anlamına geldiğini açıklamak istiyorsanız, Shannon'u uygulamak yanlıştır. WiFi örneği burada bir açıklama için pratikte çok iyi uygulanabilir, ancak Shannon teoremine dayanan genel cevap değildir.
Düzenleme: sorunuzu yeniden okurken, "İkinci durumda bit hızı maksimum 660bps olacaktır". Aslında frekansınız saniyede sadece 30 kez değiştiği ve 1 bit olan iki frekansta kodladığınız için 660bps'ye nasıl ulaştığınızı tam olarak anlamıyorum. 30bps yukarıda. Bu kodlama her sembol için 30Hz'de bir tam periyot ve 660Hz'de 22 tam periyot sağlar. Ancak 22 dönem, tek bir sembolün olduğu gerçeğini değiştirmez. Görünüşe göre bir şey eksik ya da mantık yanlış.
Edit2: Anladım - nyquist sınırı ile karşılaştırıyorsunuz. Bu nyquist sınırı, bir bant genişliği ve sembol başına durum sayısı göz önüne alındığında veri hızının üst sınırını gösterir. Burada, seçilen FSK kodlaması optimum değildir. 30Hz ve 660Hz kullanıyorsunuz. Nyquist sınırı, 30bps = 2 * B * log2 (2) olduğunu, bu nedenle bant genişliğinin en az B = 15Hz olması gerektiğini söylüyor. Ayrıntılara bakmadan, FSK frekanslarının 645Hz ve 660Hz'e ayarlanmasının bant genişliğinin iyi bir optimizasyonu olacağını söylüyor (FSK aksi takdirde optimum bir kodlama ise ve harmoniklere bağlı kesin bant genişliğini kontrol etmeden - 15Hz de olabilir) FSK için düşük).
Düzenleme 3 - Daha fazla analizden sonra diğer anwser ve orijinal soru ile karışıklık kaynağını daha fazla açıklamak için açıklama.
- Nyquist formülü, bant genişliği B'ye sahip bir sinyalin saniyede tam olarak 2B örnekten mükemmel bir şekilde yeniden oluşturulduğunu gösteren örnekleme teoremine dayanır.
- Dolayısıyla 2B numunelerinin her biri bir sembolü temsil edebilir (yoğunluk, hangi sembolü belirleyebilir).
- 300Hz bant genişliğine sahip bir sinyal 600 sembolle yeniden oluşturulabilir - daha az değil.
- Bu nedenle "örtüşme" vardır - bant genişliği sınırlaması, örneklemeden sonra iki farklı sinyalin aynı görünmesini sağlayabilir.
- Her sembol yalnızca 2 durumu temsil ediyorsa, yalnızca 600 bps mümkündür.
- 30Hz ila 330Hz arasındaki FSK, 600 bps'den fazla temsil edebilir, ancak sembol başına 2'den fazla durumu düşünmeniz gerekir. Ancak artık bir FSK demodülasyonu değildir, çünkü kişi sadece frekansı düşünemez.