Hz와 bps의 차이

Hz와 bps가 동일합니까? 몇 Khz의 채널 대역폭에서 Mbps 속도로 신호를 전송할 수 있습니까?

실제로 알고 싶은 용어는 세 가지입니다

대역폭

대역폭 은 Hz로 측정됩니다. 통신 채널이 저손실로 전송할 수있는 주파수 대역을 설명합니다.

일반적으로 3dB 대역폭에 대해 이야기하는데, 이는 채널이 3dB 미만의 손실로 전송할 수있는 주파수 범위를 의미합니다. A의 베이스 밴드 시스템, 대역폭은 주파수 0 Hz에서에서 확장 B 우리는 대역폭을 호출합니다. 반송파가 f _0에 있으면 변조 된 시스템의 경우 전송 대역은 에서 f 0 + B / 2 입니다.$f_0 - B/2$$f_0 + B/2$

또한 정보 이론 이외의 대역폭 이라는 용어 는 비트 전송률 또는 데이터 처리 용량의 동의어로 더 광범위하게 사용될 수 있지만 단위가 Hz 인 경우 신호 경로의 아날로그 대역폭에 대해 이야기하고 있음을 알고 있습니다. 어떤 종류.

보오드

당신은 이것에 대해 묻지 않았지만, 이것을 다른 두 용어와 분리하여 유지하는 것이 중요합니다. Baud 는 채널에서 초당 전송되는 심볼 수입니다.

비트 레이트

비트 전송률 은 채널에서 전송되는 정보의 양을 나타내며 초당 비트 또는 bps로 측정됩니다. 심볼 당 하나 이상의 비트가 전송되는 경우 비트 전송률은 보드와 다릅니다. 예를 들어, 4 레벨 진폭 변조 방식에서, 각각의 심볼은 2 비트의 정보를 인코딩 할 수있다. 대안 적으로, 예를 들어 에러 정정 코드가 사용될 때, 더 많은 수의 심벌이 더 적은 수의 비트의 독립적 인 정보를 전달하기 위해 사용되기 때문에, 비트 레이트는 보드 레이트보다 작을 수있다.

Shannon Theorem은 비트 레이트가 대역폭과 채널의 신호 대 잡음비에 의해 어떻게 제한되는지 보여줍니다.

$C = B\ \log_2(1 + \mathrm{SNR})$

여기서 C 는 용량 (채널의 최대 비트 레이트)이고 B 는 채널의 대역폭이며 SNR은 신호 대 잡음비입니다.

Hertz와 Bits per Second는 같은 의미가 아닙니다. 사용 된 비트 인코딩에 의해 결정된 관계가 있습니다.

설명하기 위해 :

• 직교 위상 편이 변조 (Quadrature Phase Shift Keying) : 각 "파"또는 심볼에 대해 4 개의 위상 위치 중 하나로 인코딩하여 심볼 당 2 비트를 전송할 수 있습니다. 그러므로:
• 따라서 100KHz 반송파는 프로토콜 오버 헤드를 무시하고 이상적인 경우 200kbps의 데이터 를 전달할 수 있습니다 .

KHz 채널에서 Mbps 전송을 수행하려면 인코딩이 심볼 당 수백 개의 고유 한 값을 달성해야합니다. 이것은 개념적으로 불가능하지는 않지만 실제적으로 사용하기에는 충분하지 않습니다.

심볼 당 3 비트에 대해서만 8 개의 가능한 값이 필요합니다.

어떻게 심볼 당 8 개의 가능한 값을 인코딩 할 수 있을까요?

예를 들어, 8 개의 서로 다른 전압 값을 가짐으로써 각각의 심볼 (파 지속 시간)이 전달하는 8 개의 가능한 값에 대해 신호에 부과됩니다. 사용 된 경우 9 번째 값은 "no-op"또는 "ignore this"값입니다.

이것은 실험실 실험에서는 간단하지만 실제 전송 매체에서는 그렇게 간단하지 않습니다. 높은 인코딩 수준 요구 사항으로 인해 문제가 더욱 악화됩니다. 4 비트는 16 개의 값이 필요하고, 심볼 당 8 비트는 256 개의 값이 필요하며 이는 KHz 속도의 8 배인 bps 속도를 생성합니다.

그것들은 둘 다 사물의 비율을 측정한다는 점에서 비슷한 개념이지만 동일하지는 않습니다. Hz 또는 헤르츠는 초당 사이클을 의미하며 주파수의 측정 값입니다. bps는 "초당 비트 수"또는 덜 자주 "초당 바이트 수"입니다. 이 둘의 관계는 비트가 어떻게 인코딩되는지에 달려 있습니다.

"채널 대역폭"에 대해 이야기 할 때 아마도 RF 변조에 대해 이야기하고있을 것입니다. RF 신호는 일반적으로 반송파 주파수 를 가지며 , 이는 중심 주파수이며, 그 후 데이터를 인코딩하기 위해 (임의의 수의 수단으로) 변조된다. 예를 들어 Wi-Fi는 종종 약 2.4GHz의 반송파 주파수를 갖습니다. 각 Wi-Fi 채널은 약간 다른 주파수입니다.

관심 신호를 인코딩하기 위해이 반송파를 어떻게 든 변경합니다. 주파수 (주파수 변조, FM) 또는 진폭 (진폭 변조, AM)을 변경할 수 있습니다. 또는 스위치를 켜거나 끌 수도 있습니다 (반송파 변조, CW). 이것들은 모두 간단한 변조 방식입니다. Wi-Fi와 같은 것은 훨씬 더 복잡한 체계를 사용합니다.

결과 반송파 + 변조 의 푸리에 변환 을 취하면 이 신호가 사용하는 주파수 범위를 볼 수 있습니다. 동일한 범위를 사용하는 다른 신호가 방해를받습니다. 최저 주파수와 최고 주파수의 차이는 채널 대역폭 입니다.

주어진 채널 대역폭에 맞출 수있는 데이터 (초당 비트)의 양은 변조 방식에 따라 크게 달라집니다.

Hz는 초당주기를 의미합니다$1/$$1/s$$f = \frac{1}{2\pi RC}$$1/s$$C/V$$V/I$$C/I$$I/C$$C$$1/s$

$1/s$$1/s$$1$

초당 비트는 Hertz입니까? 우선, 비트 통신은 주기적 일 필요는 없다. 한 시간에 3600 비트를 수신한다고해서 1Hz 신호가 관련된 것은 아닙니다. 비트는 산발적 인 간격으로 도착했을 수 있습니다. 예를 들어 처음 5 분 동안 3599 비트가 도착한 후 마지막 비트를 55 분 더 기다렸습니다.

데이터 전송률이 완벽하게 매끄 럽더라도 초당 비트 수가 Hertz임을 의미하지는 않습니다. 8 개의 병렬 라인에서 비트가 깔끔하게 클럭킹되었다고 가정합니다. 그러면 초당 800 비트는 실제로 1 비트의 도착 주파수가 해당 비트를 포함하는 8 비트 워드의 주파수와 동일한 100Hz임을 의미합니다.

Re : 몇 Khz의 채널 대역폭에서 Mbps 속도로 신호를 전송할 수 있습니까?

예, 채널에 잡음이없는 경우 아날로그 대역폭만으로는 디지털 대역폭을 제한하지 않습니다. 그러나 잡음과 함께 대역폭은 채널 용량의 상한을 제한합니다. 참고 항목 섀넌 - 하틀리 정리 위키 페이지를 . 대역폭이 용량을 제한하지 않는 이유는 무엇입니까? 직관적으로, 우리는 이것을 다음과 같이 볼 수 있습니다 :$[a,b]$실수 라인의 간격. 우리의 상상력을 어디서나 지속적이고 매끄럽고 차별화 할 수있는 기능으로 제한하더라도$[a,b]$특정 주파수를 초과하는 구성 요소가없는 (대역폭이 제한됨), 여전히 모든 가능한 그러한 기능의 셀 수없는 무한대가 있습니다. 따라서 함수는 실수에 해당합니다. 즉,이 지속 시간 신호$[a,b]$ 허용 된 대역폭 내에서 함수 형태로 매핑하여 임의의 실수를 나타낼 수 있습니다. 무 잡음 채널의 이론상 무제한 용량을 얼마나 활용할 수 있는지 결정하는 것은 발신자와 수신자의 해상도에 달려 있습니다.

두 개의 주파수 f1과 f2가 있고 f1은 0을 나타내고 f2는 1을 나타내고 있다고 가정합시다. 두 주파수 사이에 적어도 델타를 분리하여 간섭하지 않아야한다고 가정하십시오. 마지막으로 각 주파수는 T 초 동안 전송되어 안정적으로 전송되고 감지됩니다. 따라서 비트 전송률은 (1 / T) 비트 / 초입니다.

이제 비트 전송률을 높이고 싶습니다. 그렇게하는 한 가지 방법은 2 대신 4 개의 주파수를 사용하는 것입니다. 따라서 매핑은 비슷할 수 있습니다.

f1 : 00, f2 : 01, f3 : 10, f4 : 11

이제 동일한 기간 T에서 2 비트를 전송할 수 있습니다. 따라서 비트 전송률은 (2 / T) 비트 / 초입니다. 대역폭 요구 사항이 2 * 델타에서 4 * 델타 (4 개 주파수와 델타 / 2 사이의 3 개 델타)로 증가했습니다. 따라서이 예제는 매우 간단한 용어로 대역폭과 데이터 속도 간의 관계를 보여줍니다. 대역폭을 늘리면 데이터 속도가 증가합니다.