Was begrenzt die Modulation digitaler Signale?

Ich versuche zu verstehen, warum es auf verschiedenen Frequenzbändern unterschiedliche Geschwindigkeiten gibt. Ich sehe, dass z . B. ZigBee250 kb / s sowohl für 2,4 GHz als auch für 868/915 MHz möglich sind, aber WiFiauch 2,4 GHz mit viel höheren Geschwindigkeiten, warum sind sie unterschiedlich? Wie kommt es, dass 2,4 GHz so langsam ZigBeeund so schnell sind, WiFiwenn sie im selben Frequenzband arbeiten?

Und ist es möglich, höhere Geschwindigkeiten auf niedrigeren Frequenzbändern zu erreichen, indem man das Signal einfach auf die gleiche Weise moduliert WiFi? Wird die Modulation durch niedrigere Frequenzen beeinträchtigt oder hängt sie nur davon ab, wie gut die modulierende Hardware ist?

Vielen Dank im Voraus!

Antworten (1)

Die maximal nutzbare Datenrate ist ein Bruchteil der Trägerfrequenz. Der Unterschied zwischen ZigBee und WiFi hat damit jedoch nichts zu tun. 2,4 GHz ist so hoch, dass es nicht einmal annähernd der begrenzende Faktor für die Datenrate ist.

Im Allgemeinen gibt es zwei Kompromisse bei einer höheren Datenrate über denselben Frequenzträger: HF-Bandbreite und Leistung.

Eine perfekte Sinuswelle hat wie ein unmodulierter Träger eine Bandbreite von Null. Sobald Sie anfangen, damit herumzuspielen, wird die Bandbreite ungleich Null. Alle Modulationsschemata müssen per Definition den Träger auf irgendeine Weise modulieren , sodass alle bewirken, dass die Bandbreite des übertragenen Signals nicht Null ist. Dies bedeutet, dass das Signal eine begrenzte Menge des HF-Spektrums verbraucht. Es gibt rechtliche und praktische Gründe, warum Sie den Platz im HF-Spektrum auf ein Minimum beschränken möchten. Unterschiedliche Modulationsschemata haben unterschiedliche Eigenschaften, aber auf die eine oder andere Weise zahlen Sie für eine hohe Datenrate mit einer hohen Spektrumsbreite oder Bandbreite.

Das andere Thema ist Macht. Dies ist der Hauptgrund, warum ZigBee eine viel niedrigere Datenrate als WiFi hat. Ich werde nicht auf alle Gründe eingehen, da es für die Frage nicht relevant zu sein scheint und die Antwort ein ganzes Buch sein könnte, aber es braucht mehr Energie, um eine höhere Datenrate bei demselben Signal-Rausch-Verhältnis zu übertragen wie eine niedrigere. In gewissem Sinne können Sie die Datenrate mit dem Signal-Rausch-Verhältnis bei gleicher Leistung abwägen. Es gibt auch Energie- und Dollarkosten in der Elektronik, die die höhere Datenrate unabhängig von der HF-Leistung handhaben muss. Da ZigBee für kleine batteriebetriebene Geräte mit geringem Stromverbrauch vorgesehen ist, wurde ein Kompromiss zwischen Datenrate, Leistungsbedarf, Entfernung und Nützlichkeit eingegangen. Da der Batteriebetrieb so wichtig war, wurde die Datenrate verringert. WiFi hingegen schränkte die für die Elektronik erforderliche Leistung kaum ein.

+1 - nette Antwort, ich dachte, ich würde erwähnen, dass es auch praktische Gründe gibt, warum Sie manchmal die Bandbreite erweitern möchten (z. B. Spreizspektrum ) .
@Olin Tatsächliche Zahlen, die Bandbreite und HF-Leistung für WLAN mit Zigbee vergleichen, wären nützlich und würden die gemachten Behauptungen stützen.
Tolle Antwort, danke. Aber könnten Sie ein kleines Beispiel geben, wenn Sie über den Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Spektrumsbreite sprechen? Danke
@Wilhelmsen: Schlagen Sie die Frequenzanalyse der AM-Modulation nach. Kurz gesagt, das Spektrum einer AM-Übertragung ist der Träger mit dem modulierten Signal auf beiden Seiten davon. Ein 1-kHz-Signal auf einem 1-MHz-Träger hat daher Frequenzen bei 999 kHz, 1,000 MHz und 1,001 MHz. Die Spreizung würde mit einer höheren Modulationsfrequenz größer sein. Das ist nur ein vereinfachtes Beispiel. Da wird viel darüber geschrieben.
Vereinfacht oder nicht, es war genau das, was ich wollte, also vielen Dank! Exzellent!