Hzとbpsの違い

Hzとbpsは同じ意味ですか？数Khzのチャネル帯域幅で、たとえばMbpsの速度で信号を転送できますか？

実際に知りたい3つの用語があります

帯域幅

帯域幅はHzで測定されます。通信チャネルが低損失で送信できる周波数帯域を示します。

通常、3 dBの帯域幅、つまりチャネルが3 dB未満の損失で送信できる周波数の範囲について説明します。以下のためのベースバンドシステム、帯域幅は、周波数0ヘルツから延びB我々は帯域幅を呼び出します。変調システムの場合、搬送波がf ₀にある場合、伝送帯域はからf 0 + B / 2になります。$f_0 - B/2$$f_0 + B/2$

また、情報理論の外では、帯域幅という用語はビットレートまたはデータ処理容量の同義語としてより広く使用される場合がありますが、単位がHzの場合、信号パスのアナログ帯域幅について話していることがわかりますいくつかの種類。

ボー

これについては質問しませんでしたが、これを他の2つの用語と区別しておくことも重要です。ボーは、チャネルで1秒あたりに転送されるシンボルの数です。

ビットレート

ビットレートは、チャネルで転送される情報の量を示し、ビット/秒またはbpsで測定されます。シンボルごとに複数のビットが転送される場合、ビットレートはボーとは異なります。たとえば、4レベルの振幅変調方式では、各シンボルは2ビットの情報をエンコードできます。あるいは、たとえばエラー訂正コードが使用される場合、ビット数はボーレートよりも低くなる可能性があります。これは、より多くのシンボルを使用して少数の独立した情報ビットを伝達するためです。

シャノンの定理は、ビットレートが帯域幅とチャネルの信号対雑音比によってどのように制限されるかを示しています。

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

ここで、Cは容量（チャネルの最大ビットレート）、Bはチャネルの帯域幅、SNRは信号対雑音比です。

ヘルツとビット/秒は同じことを意味するものではありません。使用されるビットエンコーディングによって決定される関係があります。

説明するために：

• 直交位相シフトキーイング：各「波」またはシンボルの4つの位相位置のいずれかにエンコードすることにより、シンボルごとに2ビットを伝送できます。したがって：
• したがって、100 KHzのキャリアは、プロトコルのオーバーヘッドを無視して、理想的なケースで200 kbpsのデータを伝送できます。

KHzチャネルでMbps伝送を実現するには、エンコードごとに数百の一意の値を実現する必要があります。これは概念的に不可能ではありませんが、私の知る限り、実際に使用するのは簡単なことではありません。

シンボルあたりわずか3ビットの場合、8つの可能な値が必要です。

シンボルごとに8つの可能な値をどのようにエンコードしますか？

例えば、信号に課される8（または9）の異なる電圧値を使用することにより、各シンボル（波の持続時間）が運ぶ8つの可能な値に対して。9番目の値が使用される場合、「no-op」または「ignore this」値になります。

これはラボでの実験では簡単ですが、実際の伝送メディアではそれほど簡単ではありません。エンコードレベルの要件が高くなると、問題はさらに悪化します。4ビットには16個の値が必要で、シンボルあたり8ビットには256個の値が必要です。これにより、KHzレートの8倍のbpsレートが得られます。

それらは両方とも物の割合を測定するという点で類似した概念ですが、同じではありません。Hz、またはヘルツは、1秒あたりのサイクルを意味し、周波数の尺度です。bpsは「ビット/秒」、またはそれほど頻繁ではない「バイト/秒」です。2つの間の関係は、ビットのエンコード方法によって異なります。

「チャネル帯域幅」について話しているとき、おそらくRF変調について話しているでしょう。RF信号は、通常、キャリア周波数を持っていると言われます。キャリア周波数は、データをエンコードするために（任意の数の手段によって）変調される中心周波数です。たとえば、Wi-Fiのキャリア周波数は通常2.4 GHzです。各Wi-Fiチャネルの周波数はわずかに異なります。

対象の信号をエンコードするには、このキャリアを何らかの方法で変更します。周波数（周波数変調、FM）または振幅（振幅変調、AM）を変えることができます。または、オンとオフを切り替えることもできます（搬送波変調、CW）。これらはすべて単純な変調方式です。Wi-Fiのようなものは、はるかに複雑なスキームを使用します。

結果の搬送波+変調のフーリエ変換を行うと、この信号で使用される周波数範囲がわかります。同じ範囲を使用する他の信号が干渉します。最低周波数と最高周波数の違いは、チャネル帯域幅です。

繰り返しますが、特定のチャネル帯域幅に収まるデータ量（ビット/秒）は、変調方式に大きく依存します。

$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$

ビット/秒はヘルツですか？まず第一に、ビットの通信は定期的である必要はありません。1時間で3600ビットを受信した場合でも、1 Hzの信号が含まれていたわけではありません。ビットは散発的な間隔で到着した可能性があります。たとえば、最初の5分間で3599ビットが到着した場合、最後の1分間はさらに55分間待機していました。

データレートが完全にスムーズであっても、ビット/秒がヘルツであることを意味しません。ビットが8本のパラレルライン上で適切にクロックされると仮定します。毎秒800ビットは、実際には、任意の1ビットの到着頻度が100 Hzであることを意味し、それを含む8ビットワードの頻度と同じです。

Re：数Khzのチャネル帯域幅で、たとえばMbpsのレートで信号を転送できますか？

$[a,b]$$[a,b]$$[a,b]$

2つの周波数f1とf2があり、f1が0を表し、f2が1を表すと仮定します。さらに、干渉しないように2つの周波数間に少なくともデルタの分離が必要であると仮定します。最後に、各周波数を確実に送信および検出するには、T秒間送信する必要があります。したがって、ビットレートは（1 / T）ビット/秒です。

ここで、ビットレートを上げたいとします。それを行う1つの方法は、2ではなく4つの周波数を使用することです。したがって、マッピングは次のようになります。

f1：00、f2：01、f3：10、f4：11

したがって、同じ期間Tで2ビットを送信できるようになりました。したがって、ビットレートは（2 / T）ビット/秒になります。帯域幅の要件が2 * deltaから4 * delta（4つの周波数間の3つのデルタと2つの端のデルタ/ 2）に増加しました。したがって、この例は非常に単純な用語で、帯域幅とデータレートの関係を示しています。帯域幅を増やすと、データレートが上がります。