अगर आप किसी विषय को अच्छे से सीखना चाहते हैं तो सबसे पहले उसका कॉन्सेप्ट बिल्कुल स्पष्ट होना चाहिए। यदि आप इसे अच्छी तरह से नहीं समझते हैं, तो सीखते समय उन अवधारणाओं को समझने के लिए आगे-पीछे जाना सबसे अच्छा है। मुझे लगता है कि सिद्धांत को समझना कभी-कभी भ्रमित करने वाला होता है क्योंकि अवधारणा स्वयं स्पष्ट नहीं होती है। झिहु पर कुछ प्रश्न देखें। यदि अवधारणा स्पष्ट है, तो आप ऐसे गैर-पेशेवर प्रश्न नहीं पूछेंगे।
आइए सबसे पहले डेटा ट्रांसमिशन दर, प्रतीक (प्रतीक), और प्रतीक दर की दो बुनियादी अवधारणाओं को देखें।
1. डेटा अंतरण दर
इसे कोड दर, बिट दर या डेटा बैंडविड्थ के रूप में भी जाना जाता है, यह बीपीएस में संचार में प्रति सेकंड प्रसारित डेटा कोड के बिट्स की संख्या का वर्णन करता है। यह समझना आसान है, यह "बस आवश्यक" है, प्रति सेकंड कितने बिट डेटा प्रसारित होते हैं।
2. प्रतीक (प्रतीक)
प्रतीक भी कहा जाता है. विभिन्न मॉड्यूलेशन विधियों (जैसे एफएसके, क्यूएएम, आदि) के माध्यम से, सूचना के कई बिट्स को एक प्रतीक चिन्ह पर लोड किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, नीचे दिया गया चित्र 4QAM (यानी QPSK) द्वारा संशोधित सभी चार प्रतीक चिन्ह दिखाता है, और एक प्रतीक दो बिट जानकारी ले सकता है।
3. प्रतीक दर
प्रतीक दर बॉड/एस या सिम/एस में प्रतीक दर है, और प्रति सेकंड प्रसारित प्रतीकों की संख्या का प्रतिनिधित्व करती है। प्रतीक दर को बॉड दर या प्रतीक दर भी कहा जाता है। प्रतीक दर संचार दक्षता निर्धारित करती है। जाहिर है, मॉड्यूलेशन विधि (उपरोक्त उदाहरण में 4QAM) की प्रतीक स्थिति जितनी अधिक होगी, प्रतीक दर मान उतना ही बड़ा होगा, और प्रति सेकंड अधिक बिट जानकारी प्रसारित की जा सकती है। जाहिर तौर पर है
डेटा ट्रांसमिशन दर=प्रतीक दर x प्रतीक में बिट्स की संख्या
आमतौर पर हम जिस सीरियल पोर्ट का उपयोग करते हैं, उसमें कोई मॉड्यूलेशन नहीं होता है। भेजे गए उच्च और निम्न स्तर सीधे 1 और 0 का प्रतिनिधित्व करते हैं, अर्थात बिट एक प्रतीक है, इसलिए इसकी बॉड दर ट्रांसमिशन दर है। हम जिस सीरियल पोर्ट बॉड रेट की बात कर रहे हैं वह 115200 है, यानी इस सेटिंग के तहत ट्रांसमिशन रेट 115200bit/s तक पहुंच सकता है।
उपरोक्त तीन अवधारणाओं के बारे में बात करने के बाद, हम बैंडविड्थ के बारे में बात कर सकते हैं।
बैंडविड्थ वास्तव में एक भौतिक अवधारणा है, यह व्याप्त स्पेक्ट्रम की चौड़ाई को संदर्भित करता है। संचार प्रणाली को डिज़ाइन करते समय, बैंडविड्थ वास्तव में डिज़ाइन द्वारा निर्धारित मात्रा होती है। यह समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि एक सिस्टम, आप किस डेटा दर का समर्थन करने जा रहे हैं? किस मॉड्यूलेशन विधि का उपयोग किया जाता है? किस एन्कोडिंग का उपयोग किया जाता है? सब कुछ ध्यान में रखने के बाद, ये संकेतक निर्धारित करते हैं कि आपके चैनल को कितनी बैंडविड्थ की आवश्यकता है। विभिन्न एन्कोडिंग विधियां (विभिन्न उद्देश्यों, जांच, त्रुटि सुधार इत्यादि, केवल एक उद्देश्य के साथ, ट्रांसमिशन की विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए) आपके द्वारा अंततः प्रसारित की जाने वाली जानकारी की कुल मात्रा निर्धारित करती हैं (संचारित किया जाने वाला डेटा + अन्य आवश्यक जानकारी), मॉड्यूलेशन विधि उस प्रतीक दर को निर्धारित करती है जिस पर ये डेटा अंततः प्रसारित होते हैं।
तो सवाल यह है कि बैंडविड्थ और बैंडविड्थ के बीच क्या संबंध है? चैनल बैंडविड्थ और डेटा ट्रांसमिशन दर के बीच संबंध को शैनन के प्रमेय और नाइक्विस्ट के मानदंड द्वारा वर्णित किया जा सकता है।
शैनन का प्रमेय:
Cmax=Wlog2(1+S/N)(b/s) S चैनल में प्रसारित सिग्नल की औसत शक्ति है, N चैनल के अंदर गाऊसी शोर शक्ति है
कहने का तात्पर्य यह है कि, यदि चैनल में कोई शोर नहीं है, तो चैनल द्वारा समर्थित बैंडविड्थ अनंत है। निस्संदेह, वास्तव में शोर न होना असंभव है।
शैनन का प्रमेय चैनल क्षमता की सैद्धांतिक ऊपरी सीमा देता है, लेकिन यह थोड़ा भ्रामक लगता है, क्योंकि ऐसा लगता है कि इसका बॉड दर, कोड दर आदि से कोई लेना-देना नहीं है, और उनके बीच का संबंध नाइक्विस्ट मानदंड द्वारा दिया गया है।
नाइक्विस्ट मानदंड: डब्ल्यू (हर्ट्ज) की बैंडविड्थ के साथ शोर मुक्त कम-पास चैनल के लिए, उच्चतम प्रतीक संचरण दर बीमैक्स:
Bmax=2W (बॉड), यानी, प्रति हर्ट्ज़ बैंडविड्थ एक आदर्श लो-पास चैनल की अधिकतम प्रतीक संचरण दर 2 प्रतीक प्रति सेकंड है।
बॉड इकाई की पिछली परिभाषा के अनुसार, यदि एन्कोडिंग विधि के प्रतीक राज्यों की संख्या एम है, तो सीमा सूचना संचरण दर (चैनल क्षमता) सीमैक्स प्राप्त होता है:
Cmax=2Wlog2(M) (b/s) (टिप्पणियाँ बताती हैं कि यह एक कम-पास वाला मामला है, लेकिन यह समझ को प्रभावित नहीं करता है)
नाइक्विस्ट हमें जो बताना चाहता है वह यह है कि यदि प्रत्येक प्रतीक एक निश्चित बिट प्रसारित करता है, यदि मेरा चैनल केवल डब्ल्यू (हर्ट्ज) की बैंडविड्थ का समर्थन करता है, तो आप मुझे प्रति सेकंड अधिकतम सीएमएक्स (बिट) जानकारी ही दे सकते हैं, मैं कुछ भी नहीं खा सकता अधिक। इसके विपरीत, जब बैंडविड्थ ज्ञात है और चैनल क्षमता सीमैक्स शैनन के प्रमेय द्वारा निर्धारित किया गया है, तो नाइक्विस्ट मानदंड वास्तव में सिस्टम में प्रति प्रतीक प्रसारित बिट्स की अधिकतम संख्या (जैसे क्यूएएम की संख्या) देता है।
उपरोक्त वाक्य पर वापस जाएं, तो बैंडविड्थ एक मात्रा है जो डिज़ाइन द्वारा निर्धारित होती है। मैं इतना डेटा प्रसारित करना चाहता हूं, और चैनल के अधिकतम सिग्नल-टू-शोर अनुपात का मूल रूप से अनुमानित मूल्य हो सकता है। आपको कम से कम मेरे लिए एक चैनल बनाना होगा जो शैनन के प्रमेय को संतुष्ट करता हो। कहने की जरूरत नहीं है, बैंडविड्थ कम है, और बर्बादी अधिक है। आपको स्पेक्ट्रम जानने की जरूरत है. संसाधन अक्सर बहुत कीमती होते हैं। साथ ही, आपके आरएफ सर्किट, हार्डवेयर डिज़ाइन और फ़िल्टर को मेरे लिए इस बैंडविड्थ को पूरा करना होगा। अगर यह कम है तो यह काम नहीं करेगा. यदि बैंडविड्थ बहुत अधिक है, तो बाहर का हस्तक्षेप संकेत लीक हो सकता है, और विरोधी हस्तक्षेप काम नहीं करेगा।
अंत में, आइए वाहक के बारे में बात करें। जैसा कि नाम से पता चलता है, वाहक सिग्नल मॉड्यूलेशन और ट्रांसमिशन का वाहक है। इसकी केवल एक केंद्र आवृत्ति है और इसका बैंडविड्थ से कोई लेना-देना नहीं है। उदाहरण के लिए, 11n प्रोटोकॉल यह निर्धारित करता है कि यह 2G फ़्रीक्वेंसी बैंड या 5G फ़्रीक्वेंसी बैंड में काम कर सकता है, और अन्य कारक समान हैं। 20M बैंडविड्थ मानते हुए, 2G फ़्रीक्वेंसी बैंड में काम करते समय वाहक आवृत्ति 2.4GHz है, तो वास्तव में इसके द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्पेक्ट्रम संसाधन 2.390GHz-2.410GHz हैं। 5G फ़्रीक्वेंसी बैंड में काम करते समय, कैरियर फ़्रीक्वेंसी 5GHz होती है, और इसके द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्पेक्ट्रम संसाधन वास्तव में 4.990GHz-5.010GHz होते हैं।
इस आलेख के अंत में, मैं इस लिंक में अपने उत्तर के साथ वायरलेस संचार प्रणालियों में डेटा बैंडविड्थ, वाहक आवृत्ति और वाहक बैंडविड्थ के बीच संबंध को कैसे समझ सकता हूं? अंत के रूप में. सिग्नल बैंडविड्थ पर कब्जा क्यों करता है यह वास्तव में बुनियादी है, क्योंकि डिजिटल सिग्नल द्वारा कब्जा किया गया स्पेक्ट्रम (क्या यह एक वर्ग तरंग की तरह सिर्फ एपेरियोडिक नहीं है) वास्तव में फूरियर रूपांतरण के बाद असीम रूप से चौड़ा है।
