Bandbreite und Datenrate FSK-Demodulationen

Ich habe eine Frage zu den Datenratenbeschränkungen, die durch die Bandbreite für FSK-Signale auferlegt werden. Angenommen, ich übertrage ein FSK-Signal mit folgenden Frequenzen:

F 1 = 2400 M H z ,
Und
F 2 = 2401 M H z

die von einem Empfänger erkannt wird. Angenommen, die DC-Ausgangsspannung des Detektors im Empfänger beträgt 100 mVp für 2400 MHz und 110 mVp für 2401 MHz. Ohne sich auf das Schaltungsdesign zu konzentrieren, gibt es eine Begrenzung der Rate, mit der ich dieses Signal korrekt senden und empfangen kann? Ich höre immer, dass die Bandbreite die Datenrate begrenzt, aber ich verstehe nicht genau warum.

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Ohne sich auf das Schaltungsdesign zu konzentrieren, gibt es eine Begrenzung der Rate, mit der ich dieses Signal korrekt senden und empfangen kann?

Der Detektor kann einige Zeit brauchen, um 0,11 Volt von 0,10 Volt zu erreichen - dies können Nanosekunden, zehn Nanosekunden oder Hunderte von Nanosekunden usw. sein. Da Sie kein detailliertes Design vorgeschlagen haben, müssen Sie entscheiden, was dieser Faktor ist und wenn Sie die Daten zu schnell ändern, haben Sie möglicherweise ein Szenario, in dem der DC-Ausgang (sagen wir) zwischen 0,104 Volt und 0,106 Volt für einen kontinuierlichen Strom von Einsen und Nullen schwankt.

An diesem Punkt fragen Sie sich, ob irgendein Auftreten von Rauschen dazu führen könnte, dass 0,104 Volt näher an 0,106 Volt liegen und einen Fehler im empfangenen Bitstrom erzeugen. Dann fragt man sich, welche Bitfehlerrate man tolerieren kann.

Das sind mehr Implementierungsdetails, die die Frage vermeiden möchte, als die theoretische Verknüpfung mit der Bandbreite, nach der die Frage tatsächlich fragt.
Ich impliziere Bandbreite, wenn ich die Detektorgeschwindigkeit erwähne. Es gibt andere Bereiche, in denen Bandbreite eine Rolle spielt, aber das sollte ausreichen, um ein wenig zu lernen oder zu verstehen.
Danke für den Kommentar. Die Schaltungsbeschränkungen sind mir bekannt. Aber aus einer rein theoretischen Kommunikationsperspektive und nicht als Designer von HF-Schaltungen höre ich immer wieder, dass die Bandbreite die Datenrate begrenzt. An diesem Beispiel kann ich nicht erkennen, wie das überhaupt möglich ist.
Ich möchte auch hinzufügen, dass ich diese Gleichspannungen zufällig ausgewählt habe. Ich hätte 200 mV und 0 mV auswählen können. Ich sehe, was Sie über die Bitfehlerrate vorschlagen.
Nun, bei einem perfekt als FSK kodierten Strom von Bits mit unendlicher Bandbreite, dh sofortigen Frequenzänderungen, wenn Sie dieses Signal durch einen Filter mit begrenzter Bandbreite leiten, werden Sie feststellen, dass der Ausgang mehr als null Femtosekunden benötigt, um in eine Frequenzänderung überzugehen. Das bedeutet effektiv, dass der Demodulator mehr als keine Zeit braucht, um in eine Bitänderung zu schwenken. Holen Sie sich einfach einen Simulator und beweisen Sie es sich selbst, wenn Sie mir nicht glauben.

Wenn Sie einen optimalen Empfänger mit Trägersynchronisation verwenden, besteht tatsächlich ein Zusammenhang zwischen der Frequenzdifferenz ( Δ F = F 2 − F 1 ) und der Kreuzkorrelationsfaktor ( ρ ), der die Bitfehlerrate für eine gegebene spektrale Rauschdichte bestimmt.

Einfach gesagt, wenn ρ = 1 dann hängen die beiden Signale zu 100% zusammen, eine Unterscheidung im Empfänger ist nicht möglich. Ein wichtiger Spezialfall ist ρ = 0 . Solche Signale sind orthogonal, was bedeutet, dass sie wieder perfekt getrennt werden können. Für FSK mit einem kohärenten Empfänger (mit Trägersynchronisation) haben wir orthogonale Signale, wenn Δ F = 1 2 ⋅ T S , Wo T S die Symboldauer ist (bei binärem FSK gleich der Bitdauer).

Um es kurz zu machen: Wird die Symboldauer zu kurz gewählt, geht der Kreuzkorrelationsfaktor gegen 1 und die Fehler nehmen zu.

Für einen einfachen nicht kohärenten Empfänger (ohne Trägersynchronisation) ist die Bedingung für orthogonale Signale Δ F = 1 T S .

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