无线通信信道中的数据速率
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数据速率是指每秒从一台设备传输到另一台设备或通过网络传输的比特数。
数据速率通常用每秒比特数或每秒字节数表示。
无线通信信道的最大数据传输速率取决于信道的带宽、数字信号中的离散电平数和信号中的噪声电平。
当我还是研究生的时候，我住在宿舍里，我通过蓝牙局域网上网。但是，无法通过该连接发送或下载大量数据。我了解到这是由于互联网连接缓慢，因为空中接口的最大数据速率在通过蓝牙局域网的连接访问中受到限制。
这次经历清楚地向我说明了数据速率是无线通信系统中的一个关键性能指标。为了实现最大的数据速率，必须优化无线技术。在本文中，我们将进一步了解无线通信系统中的数据速率，以及通信信道的带宽如何与这些速率相关。
无线通信中的数据速率
数据速率定义了无线通信中数据传输的速度。数据速率可以指每秒从一个设备传输到另一个设备或通过网络传输的比特数。数据速率通常用每秒比特数或每秒字节数表示。在大多数无线通信网络中，除了有用的数据位外，还传输用于信令、纠错和地址的附加数据。这使得有用的数据速率小于实际的数据速率。
带宽vs数据速率
通信链路的数据速率经常与带宽相混淆。数据速率和带宽是无线通信信道的两个不同的实体。带宽是指通信网络传输数据的能力。简而言之，带宽就是一个通信信道在一定时间内所能传输的最大数据量。
带宽表示最大数据传输速度，而数据速率表示实际数据传输速度。从带宽规格可以知道通信信道的容量，而数据速率则给出了信道中当前的数据传输速度。
当我们区分数据速率和带宽时，值得一提的是两者之间的依赖关系。下一节将揭示数据速率与带宽的关系。
数据速率与通信信道带宽的关系
有一个有限的带宽与任何无线通信信道。无线通信信道的最大数据传输速率取决于信道的带宽、数字信号中的离散电平数和信号中的噪声电平。噪声水平或信号质量影响数据传输速度。在无噪声通信信道和有噪声通信信道中控制最大数据速率的定理有两个:用于无噪声通信信道的奈奎斯特定理和用于有噪声通信信道的香农定理。
尼奎斯特定理
根据奈奎斯特定理，带宽为' B '的无噪声通信信道发送具有' M '个离散电平的数据所能达到的最大数据速率(比特/秒)为:
对于具有固定带宽的给定通信信道，方程中的唯一变量是信号的离散电平。增加信号的电平数可以提高数据速率。然而，信号中较高的离散电平数量会威胁到通信信道的可靠性。
香农定理
实际上，设计无噪声通信信道是不可能的。通信信道总是有噪声的，香农定理解决了在有噪声的通信信道中数据速率最高的问题。根据香农定理，以比特/秒为单位的最大数据传输速率由下式给出:
其中S为信号功率，N为噪声功率。比值SN给出了信噪比。根据上述公式，有三种方法可以提高数据速率有噪声的无线通信信道。它们是:
- 增加带宽的无线通信信道。
- 增加信号功率。
- 降低噪声功率。
当信号功率大于噪声功率时，噪声通信信道的数据速率增大。然而，增加无线通信信道的带宽比增加信号功率更有效。
数据速率是评估系统性能的基准之一无线通信信道。为了实现更高的数据速率，无线技术正在进行各种发展，包括5G，以实现无线通信技术中每秒千兆比特或每秒太比特的数据速率。
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