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。
数据速率通常以比特每秒或字节每秒表示。
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以及信号中的噪声电平。
当我还是一个住在青年旅社的研究生时，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。我了解到这是因为互联网连接速度很慢，因为通过蓝牙局域网连接访问时，空中接口的最大数据速率是有限的。
这段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。为了达到最大的数据速率，无线技术必须进行优化。在本文中，我们将更多地了解无线通信系统中的数据速率，以及通信信道的带宽与这些速率之间的关系。
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。数据速率通常以比特每秒或字节每秒表示。在大多数无线通信网络中，除了有用的数据位外，还传输额外的数据用于信令、纠错和地址。这使得有用数据速率小于实际数据速率。
带宽与数据速率
通信链路的数据速率常常与术语带宽相混淆。数据速率和带宽是无线通信信道的两个不同的实体。带宽是指通信网络的数据传输能力。简而言之，带宽是一个通信通道在指定时间内可以传输的最大数据量。
带宽与最大数据传输速度有关，而数据速率给出了实际的数据传输速度。从带宽规格可以知道通信信道的容量，而数据速率则给出当前信道中的数据传输速度。
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如何与带宽相关。
数据速率对通信信道带宽的依赖关系
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以及信号中的噪声电平。信号的噪声水平或质量影响数据传输速度。无噪声通信信道和有噪声通信信道的最大数据速率有两个定理——无噪声通信信道的奈奎斯特定理和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 '的无噪声通信信道所实现的最大数据速率(比特/秒)，该信道发送的数据具有' M '个离散级别:
对于具有固定带宽的给定通信信道，方程中唯一的变量是信号的离散级。增加信号的电平数可以提高数据速率。然而，信号中离散电平的数目越多，通信信道的可靠性就会受到威胁。
香农定理
实际上，设计一个无噪声的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最高的数据速率。根据香农定理，可能的最大数据传输速率(以比特/秒为单位)由下式给出:
注意，S是信号功率，N是噪声功率。SN表示信噪比。根据上面的公式，有三种方法来提高数据速率有噪声的无线通信信道．它们是:
- 增加带宽无线通信信道的。
- 增加信号功率。
- 降低噪声功率。
当信号的功率超过噪声功率时，噪声通信信道的数据速率就会增加。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，包括在无线通信技术中实现每秒千兆比特或每秒太比特的数据速率的5G。
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