理论上数据速率可以更高,最终只受限于光速!
1. 码率&数据率
需要区分通信状态变化速率(码率)和传输数据速率的区别! ! !
在不考虑噪声的情况下,根据奈奎斯特定律,在20MHz信道带宽下,最大码率小于带宽的2倍。 码率是通信状态的变化率,单位是波特率(bps,波特/秒)。
在不同的调制方法中,每个代码携带不同数量的数据比特,从而导致不同的数据速率。 数据速率单位是b/s(位/秒)。
在商业上,以上两者都只是M! ! !
2、频分复用调制
采用频分复用调制时,在20MHz信道带宽内,如果调制方式仅使用两个频率(如2.4G+5M Hz、2.4G+10M Hz),则两个频率的码率会发生变化。 通讯状态M=2),一个频率代表1,一个频率代表0,那么一个代码只携带一个数据位,那么有,
最大码率=2*通道带宽
最大数据速率 = 最大码率 * lnM = 2 * 通道带宽
其中M=2。
如果调制方式采用4个频率(如2.4G+2M Hz、2.4G+4M Hz、2.4G+6M Hz、2.4G+8M Hz),这四个频率按码率变化,则通信状态M= 4.)、每次以码率发送一个频率,每个频率对应一个两位数据码(00,01,10,11),则有,
最大码率=2*通道带宽
最大数据速率 = 最大码率 * lnM = 4 * 通道带宽
其中M=4。
也就是说,最大数据速率可以大于信道带宽! ! !
通常,不使用四个频率,而是使用4PSK相位调制方法。
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以上没有考虑通信中的噪声。 当通信中存在噪声时,根据香农定理,有,
最大数据速率=通道带宽*log(1+S/N)
其中S/N是信噪比。
增加发射功率可以提高信噪比S/N,从而可以提高最大数据速率。
同样,数据速率可以大于通道带宽! ! !
如何协调上面两个公式?
3、标准多,调制方式多。
WiFi a/b/g/n/ac标准很多,调制方式也很多,非常复杂! 有调频、调相、调幅,以及它们的混频、扩频、跳频等。简而言之,就是如何提高M因子和S/N来提高数据传输速率。 此外,还可以增加信道带宽,或者采用扩频调制(带宽更宽!)等,通过提高码率来提高传输数据速率。 这部分参见“通信原理”。
综上所述,最大数据速率可以大于通道带宽! ! !
4.通往无限的道路?
两个方向:信道内单频带宽无限窄,信道带宽无限。
在固定的信道带宽下,受奈奎斯特定理的限制,码率是有上限的! 然而,可以增加 M 因子以提高数据传输速率! 甚至无穷大? 并提高S/N以改善数据传输数据。
理论上,数据速率可以非常非常大。 在频分复用中,只要在信道带宽内分配足够多的单频,每个占用的单频足够窄,鉴频器的鉴频能力足够窄和准确(要求S/N为足够大了。),但这很难! 理论是无限的,但技术是有限的。 相位调制和幅度调制也是如此。
实现这一点更简单的方法是增加信道带宽,从而使用扩频调制,或者使用光作为载波而不是2.4G。 那么每个通道的频带就可以很宽。
最终的数据速率限制是光速!