Erhöht die Erhöhung der Amplitude eines Signals auch die Datenrate?

Eine Erhöhung des Signals erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis, daher kann die Datenrate steigen: -

• C die Kanalkapazität in Bits pro Sekunde ist;
• B ist die Bandbreite des Kanals in Hertz (Durchlassbandbreite im Falle eines modulierten Signals);
• S ist die durchschnittliche empfangene Signalleistung über die Bandbreite (im Fall eines modulierten Signals oft als C bezeichnet, dh modulierter Träger), gemessen in Watt (oder Quadratvolt);
• N ist die durchschnittliche Rausch- oder Interferenzleistung über die Bandbreite, gemessen in Watt (oder Volt im Quadrat); Und
• S/N ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) oder das Träger-Rausch-Verhältnis (CNR) des Kommunikationssignals zur Gaußschen Rauschstörung, ausgedrückt als lineares Leistungsverhältnis (nicht als logarithmische Dezibel).

Die Bandbreite bleibt unverändert, obwohl die äußersten Ränder der Bandbreite nun aufgrund der insgesamt höheren Leistung in eng lokalisierte Kanäle überlaufen können. Mit anderen Worten, in der Praxis kann eine engere Bandbreitenfilterung erforderlich sein. Ich denke, Radio als gutes Beispiel. Aber im Allgemeinen bedeutet mehr Signal mehr Bits pro Sekunde.

Die Formel von Shannon gibt die maximale Datenrate für einen Übertragungskanal an. Es sagt Ihnen nichts über das Modulationsschema oder die Kodierung aus, die Sie verwenden müssten, um dieses Maximum zu erreichen.

Es gibt (mindestens) zwei Möglichkeiten, wie Sie Ihr System ändern können, um die Datenrate zu ändern, ohne die Bandbreite zu ändern:

• Verwenden Sie mehrstufige Modulation wie PAM oder QAM , um mehr als ein Bit pro Symbol zu übertragen.

  Wenn Sie beispielsweise die Ein-Aus-Codierung zum Senden von Daten über einen Kanal verwendet und die Signalleistung erhöht haben, können Sie möglicherweise 4-PAM oder 16-QAM verwenden, um eine höhere Bitrate über denselben Kanal zu senden.

• Verwenden Sie Fehlerkorrekturcodes, um die Datenbits pro Symbol zu reduzieren. Dies ergibt eine niedrigere Bitrate, ermöglicht Ihnen jedoch eine im Wesentlichen fehlerfreie Übertragung in einem verrauschten Kanal.

  Wenn Sie beispielsweise einen starken Fehlerkorrekturcode mit hohem Overhead verwenden, um Daten über einen Kanal mit niedrigem SNR zu senden, und dann die Signalleistung erhöht haben, können Sie möglicherweise einen schwächeren Code mit weniger Overhead verwenden, um a zu erreichen höhere Datenrate.

Die Datenrate wird besser, da durch die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses mehr Bits in einer bestimmten Zeit gesendet werden können. Dies liegt daran, dass das größere Signal-Rausch-Verhältnis es dem Empfänger erleichtert, festzustellen, welche Bits gesendet wurden. Sendet man beispielsweise 2 Bits in einem Zeitintervall (4 Möglichkeiten), muss der Empfänger feststellen, welche von 4 verschiedenen Pegeln gesendet wurden. Wird der Signalpegel erhöht, erhöht sich die Pegelverschiebung zwischen den 4 Möglichkeiten. Dies verringert die Fehlerrate für die gleiche Bitrate. Man könnte jedoch auch mehr Bits in einem Zeitintervall mit dem gleichen Unterschied im Signalpegel zwischen jeder möglichen Kombination senden. Aus diesem Grund ermöglicht ein erhöhter Signalpegel (Leistung) eine Erhöhung der Bitrate. Diese Erklärung ist vereinfacht, aber die Idee ist gültig.

Ich werde eine andere Antwort in die Mischung einwerfen.

Das Erhöhen der Amplitude des Sendesignals (und das Konstanthalten aller anderen Dinge) erhöht nur das SNR des Übertragungsschemas und führt daher nicht unbedingt zu einer erhöhten Bitübertragungsrate, aber das höhere SNR verbessert die Bitfehlerrate (BER). ) Ihres Schemas, so dass, obwohl Sie in einer Sekunde die gleiche Anzahl von Bits erhalten, die Anzahl der Fehler reduziert wird (so dass die Anzahl der fehlerfreien/Informationsbits pro Sekunde zunimmt). Die Kanalkapazität misst die maximale Anzahl fehlerfreier Bits, die über einen verrauschten AWGN-Kanal für ein bestimmtes SNR übertragen werden können, und deshalb steigt die Kanalkapazität mit einer Erhöhung des SNR.

Wenn Sie nun die maximale Sendeamplitude konstant halten und versuchen, eine höhere Bitrate zu erreichen, indem Sie zu einem bandbreiteneffizienten Schema wechseln (z. B. von BPSK zu 16QAM oder so), erhalten Sie eine höhere Bitübertragungsrate, aber Sie würden unter einer höheren Bitfehlerrate leiden, da die Konstellationssymbole in einem bandbreiteneffizienten Schema wie 16QAM sehr nahe beieinander liegen und daher die Phasen- und Amplitudenimmunität sehr gering ist. Eine Erhöhung der Amplitude würde es Ihnen jedoch ermöglichen, Ihr SNR zu erhöhen und dasselbe zu erreichen BER, wie Sie es zuvor erreicht haben, aber diesmal mit einer höheren Bitübertragungsrate.

Nun, wie ein anderer Poster bereits erwähnt hat, gibt es andere Möglichkeiten, die Datenrate zu verbessern, ohne die Amplitude zu ändern, wie z senden, indem sie so codiert werden, dass die Übertragung resistent gegen Rauschen wird). Dadurch kann die effektive Datenübertragungsrate erhöht werden, da die BER sehr niedrig sein wird, was offensichtlich die Komplexität des Übertragungsschemas erhöht.

Keine Erhöhung der Sendeleistung bedeutet nicht, dass die Datenrate steigt. Wenn Sie jedoch mit höherer Geschwindigkeit senden möchten, müssen Sie die Sendeleistung erhöhen.

Das Ändern der Amplitude erhöht die Datenrate nicht, es sei denn, Sie verwenden ein amplitudenbasiertes Modulationsschema zur Darstellung von Datenbits (z. B. QAM - Quadratur-Amplitudenmodulation) und Sie ändern das Design und verwenden mehr Pegel, um die Übertragung von mehr Bits zu ermöglichen.

Sie müssen verstehen, was das verwendete Modulationsschema ist. Die Bandbreite kann sich mit zunehmender Datenrate ändern (und tut dies häufig auch).

Sobald Sie verstehen, welches Modulationsschema verwendet wird, können Sie in veröffentlichten Artikeln nachschlagen, wie die Bandbreite für eine bestimmte Datenrate berechnet wird. Es ist nicht unbedingt trivial.

Ich würde raten: Vergiss Shannon für den Moment, das ermöglicht dir, die maximale Informationstragfähigkeit zu berechnen, aber es scheint, wenn du die Terminologie, Definitionen und Beziehungen zwischen Bandbreite, Leistung, Datenrate noch nicht verstehst.