Domanda:
Perché una frequenza più alta non significa una velocità dati più elevata?
Raiker
2020-06-08 20:23:31 UTC
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La mia domanda è molto primitiva :) Oggi ho letto più articoli e ho risposto qui, su Stack Exchange, ma ancora non capisco una cosa.Perché la frequenza stessa non influisce sulla velocità dei dati nelle reti mobili?Le reti 3G / 4G utilizzano la modulazione QAM, che include le modifiche all'ampiezza e alla fase del segnale.Supponiamo di avere un segnale a 900 MHz con larghezza di banda di 10 MHz e un segnale a 2600 MHz con larghezza di banda di 10 MHz.Allo stesso "snippet" di segnale in ingresso avremo molti più "cicli" da modulare su frequenze più alte (allo stesso tempo), no?Allora perché non importa?

Puoi collegare una fonte che dice che la frequenza non influisce sul datarate?
Forse sarà utile qualche lettura sulle basi della modulazione ... prova a leggere sulla modulazione AM e analizzala nel dominio del tempo e della frequenza.Questo dovrebbe dipingere un quadro sul perché la risposta alla domanda "Allo stesso 'snippet' di segnale in ingresso avremo molti più 'cicli' da modulare su frequenze più alte (allo stesso tempo), no?"è "No, non lo facciamo".Il fattore chiave è la larghezza di banda, non la frequenza portante.
Se entrambi i segnali hanno una larghezza di banda di 10 MHz, entrambi hanno 10 milioni di cicli al secondo.
@user1850479, Quando OP dice, 900 MHz o 2600 MHz "segnale" con 10 MHz "larghezza di banda", stanno quasi certamente parlando di una trasmissione radio con una frequenza portante da qualche parte all'interno di una banda nominale di 900 MHz o 2600 MHz, e che occupa una "canale "largo 10 MHz.
@Solomon Slow L'OP chiede informazioni sulle reti 3G / 4G, che sono decisamente basate sulla radio.
@user1850479, OK, immagino di non aver capito cosa intendevi per canale "_having_ 10 milioni di cicli al secondo".Mi aspetterei di parlare del numero di _bit_ digitali al secondo che si possono inviare attraverso un canale largo 10MHz, o forse di parlare della frequenza analogica massima che potrebbe essere imposta su di esso.La frequenza massima di modulazione potrebbe essere significativamente inferiore a 10 MHz a seconda del metodo di modulazione.
Supponiamo che tu provi a modulare molto quel segnale a frequenza più alta perché ha molti più cicli.Come manterrai la larghezza di banda del tuo segnale da oltre 10 MHz?Solo le modulazioni che mantengono il segnale nella parte di spettro a 10 MHz assegnata possono essere decodificate perché non verrà ricevuto nient'altro.
Le parole non escono dalla bocca di una donna che parla più velocemente solo perché la sua voce è più alta di quella di un maschio.
@Rob Non è vero?;)
In realtà il motivo è abbastanza semplice.La velocità con cui moduliamo È la larghezza di banda.Per capire perché è così, devi imparare l'analisi di Fourier.Ma in poche parole, quando moduli una frequenza portante con un segnale (moltiplicato nel dominio del tempo), puoi visualizzare lo stesso segnale nello "Spazio delle frequenze" trasformato di Fourier.Nello spazio delle frequenze, diffondi (o convolgi) i due segnali insieme.Più ampio è il segnale, più si diffonde la frequenza portante quando la si modula.
Per lo stesso motivo non parli più velocemente su un telefono che funziona a una frequenza più alta.
Nove risposte:
Vance
2020-06-08 20:48:01 UTC
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Non è una brutta domanda e mostra un malinteso abbastanza comune su come funzionano i sistemi a radiofrequenza (RF). I segnali a 900 MHz e 2600 MHz sono chiamati frequenze portanti.Le informazioni effettive sono contenute nella larghezza di banda di 10 MHz.Il segnale originale è un segnale in banda base che si estende fino a 10 MHz.Viene utilizzato per modulare il segnale portante.Il motivo per cui lo facciamo è che possiamo avere diversi canali che condividono lo stesso mezzo.

Quando viene ricevuto da una radio, il segnale viene riconvertito alla banda base (fino a 10 MHz in questo caso).Il motivo per cui lo facciamo, invece di campionare direttamente il segnale, è che l'elettronica RF è molto complicata e relativamente costosa, mentre l'elettronica in banda base non lo è.

Quindi, per rispondere alla tua domanda, quando entrambi i segnali vengono sottoposti a downconversion, sono entrambi segnali larghi 10 MHz, quindi trasferiranno i dati a quella velocità (probabilmente maggiore per QAM a causa del symbol rate, ma questa è un'altra storia).

C'è una leggera relazione però: è più facile ottenere un blocco più ampio di larghezza di banda con proprietà di propagazione coerenti e meno interferenti a una frequenza centrale più alta, quindi puoi essere ragionevolmente sicuro che la larghezza di banda di 2 GHz da 58 a 60 GHz sia utilizzabile per il wirelessrete, mentre da 0 a 2 GHz non lo sono.
TimWescott
2020-06-08 20:51:34 UTC
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Perché la larghezza di banda del canale determina quanto rapidamente possono cambiare i simboli su quel canale, non la frequenza portante.È la larghezza di banda del canale che determina la velocità con cui il canale "squilla" a causa di un improvviso cambiamento di fase o ampiezza.

Quindi i tuoi due canali con larghezza di banda a 10 MHz possono sostenere ciascuno una velocità dei simboli non superiore a \ $ 10 \ cdot10 ^ 6 \ $ simboli al secondo, indipendentemente dal fatto che l'operatorela frequenza è 0Hz o 1THz o ovunque nel mezzo.

Ma maggiore è la frequenza portante, maggiore può essere la frequenza del canale.Perché puoi campionare gli stessi dati in meno tempo.Quale sarebbe allora il punto di una frequenza portante più alta?
@Fredled No.La larghezza di banda e la frequenza portante sono due cose diverse.Un segnale con larghezza di banda di 10 MHz su una portante da 100 MHz può variare da 95 MHz a 105 MHz, né più né meno.Un segnale con larghezza di banda di 10 MHz su una portante 1THz può variare da 999995 MHz a 1000005 Mhz, né più né meno.
@Fredled: Se due canali avevano ciascuno una larghezza di banda che era una percentuale fissa della frequenza portante, che potrebbe essere il modo in cui stai visualizzando le cose in modo intuitivo, il canale con la frequenza portante più alta potrebbe gestire più dati.Se la larghezza di banda è fissa, tuttavia, il rapporto tra larghezza di banda e frequenza portante diminuirà come frequenza portante, compensando la suddetta tendenza.
@Fredled: Si noti che se si utilizzassero vecchi sintonizzatori pre-eterodina, sarebbe difficile evitare di aumentare la larghezza di banda con la frequenza portante, ma le radio moderne funzionano prendendo il segnale in ingresso, filtrandolo grossolanamente e sottraendo la frequenza di uscita di un oscillatore di sintonizzazione datutti i segnali presenti nella sorgente sintonizzata in modo approssimativo per produrre una frequenza "intermedia" che può essere sintonizzata con un filtro a banda stretta a frequenza fissa.La larghezza di banda del filtro IF non è influenzata dalla frequenza portante.
@Fredled Se si tenta di utilizzare l'intera frequenza così com'è, si provocherà un'interferenza su altre frequenze.Questo va bene se siete le uniche persone sul pianeta che usano la trasmissione radio (primi giorni di Marconi) ma qualcuno si lamenterà con i regolatori se lo fate ora.La larghezza di banda è indirettamente una misura di quanta frequenza è possibile utilizzare prima di causare interferenze o di quanto è possibile estrarre il segnale reale dal canale prima che diventi troppo rumoroso (interferenza da altri canali di frequenza)
Cristobol Polychronopolis
2020-06-09 00:02:38 UTC
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Per rapida analogia (le altre risposte sono sufficienti nei dettagli):

Se possiedi un hotel in cui tutte le stanze hanno le stesse dimensioni (larghezza di banda), non importa quanto sia alto il piano (frequenza): contengono tutte la stessa quantità di materiale.Se disponi di alcune stanze più grandi (più larghezza di banda), conterranno più cose, che si trovino al 2 ° piano o al 26 °.

mephisto
2020-06-09 17:32:21 UTC
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Considera la modulazione del codice Morse applicata all'audio umano come uno dei tanti possibili esempi.

Con input

  -...-...-.-.
 

Primo, frequenza portante 880 Hz:

  biyip bi bi bi biyip bi bi bi biyip bi biyip bi
 

Successivamente, frequenza portante 55 Hz:

  gruur gr gr gr gruur gr gr gr gruur gr gruur gr
 
Questa è in realtà un'analogia interessante e di facile comprensione, necessita solo di ulteriori spiegazioni.La velocità delle dita è limitata e non importa se si tratta di segnali acustici o di gru, la velocità delle dita è la stessa.
Matt Timmermans
2020-06-09 09:54:00 UTC
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10 MHz di larghezza di banda contengono la stessa quantità di informazioni, indipendentemente dal fatto che sia centrata a 900 MHz o 2600 MHz o qualsiasi altra frequenza centrale.

Questo è facile da mostrare: la frequenza centrale di un segnale può essere spostata digitalmente o elettronicamente senza distruggerla.È possibile spostare il segnale a 2600 MHz fino a 900 MHz e avrà la stessa larghezza di banda.Quindi puoi riportarlo a 2600 MHz e ottenere esattamente il segnale originale, quindi ovviamente qualunque informazione puoi trasportare a una frequenza, puoi trasferirla all'altra.

In base al teorema di campionamento di Nyquist-Shannon, sappiamo che qualsiasi segnale < a 10 MHz a qualsiasi frequenza centrale può essere ricostruito da campioni prelevati a una frequenza di 20 MHz.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist%E2%80%93Shannon_sampling_theorem

supercat
2020-06-09 21:40:54 UTC
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Se si utilizza un unico vettore per inviare informazioni tramite un mezzo di comunicazione non condiviso e privo di interferenze, la larghezza di banda generalmente si adatta alla frequenza della portante. Se, tuttavia, si modula un segnale con una frequenza centrale di 901.500.000 Hz e lo invia attraverso un mezzo di comunicazione che, pur essendo privo di contenuto di frequenza indesiderato nell'intervallo da 901.490.000 Hz a 901.510.000 Hz, può avere quantità imprevedibili di contenuto di frequenza inferiore a 901.490.000 Hz e superiore 901.510.000 Hz, quindi anche se si demodula perfettamente il segnale, il segnale demodulato potrebbe presentare quantità imprevedibili di rumore a una o tutte le frequenze superiori a 10.000 Hz (*).

Se si usasse un filtro perfetto per rimuovere dal segnale demodulato tutto il contenuto al di sopra di 9.999Hz, si potrebbe recuperare fedelmente tutto il contenuto di frequenza al di sotto di quella frequenza, ma ovviamente perderebbe qualsiasi contenuto trasmesso a frequenze superiori a quella. Se non si filtra tutto al di sopra dei 10.000 Hz, si potrebbe coprire completamente tutto il resto nel proprio segnale. La gamma di frequenza utilizzabile dipenderà dalla distanza tra la frequenza portante e il contenuto di frequenza indesiderato più vicino.

(*) Tecniche chiamate modulazione a banda laterale singola o modulazione di ampiezza in quadratura possono essere utilizzate, rispettivamente, per schermare un canale dalle interferenze su un lato (consentendo di utilizzare una frequenza portante che è fuori centro verso quel lato, e quindi più lontano l'altro lato), oppure utilizzare un canale libero su entrambi i lati della frequenza portante per inviare due segnali, ciascuno della cui larghezza di banda corrisponderebbe alla differenza tra la portante e l'interferenza più vicina. Il problema generale dell'interferenza, tuttavia, rimane.

fraxinus
2020-06-10 15:07:18 UTC
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https://en.wikipedia.org/wiki/Noisy-channel_coding_theorem

Innanzitutto, tutti i canali di comunicazione sono rumorosi.

La velocità dati massima dipende dal rapporto segnale / rumore e dalla larghezza di banda.Le particolari frequenze della banda non hanno importanza.

Il livello del segnale dipende dalla potenza del trasmettitore e dalle condizioni di propagazione.Il rumore dipende dalla temperatura e dalla presenza di altri trasmettitori.

Le condizioni di propagazione e il rumore termico dipendono sia dalla frequenza in modo più o meno prevedibile, sia dalla presenza di altri trasmettitori, ma tutti questi fattori hanno solo una relazione di secondo ordine con la tua domanda.Ma sì, sono correlati.

La larghezza di banda viene assegnata dall'autorità di regolamentazione (quando si utilizza un media comune), alcuni standard, proprietà dei media o altre considerazioni quando controlli i media.

Kaswechiha
2020-06-09 20:12:58 UTC
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Una larghezza di banda maggiore determina una maggiore velocità di trasmissione dati che tutti conosciamo.La larghezza di banda si riferisce a una gamma di frequenze e non solo a una singola frequenza.Se il tuo sistema wireless funziona, diciamo da 5,85 GHz a 5,95 GHz, è disponibile una larghezza di banda di 100 MHz.Inoltre, quando il tuo sistema operativo wireless funziona, ad esempio, da 2,4 GHz a 2,45 GHz, la larghezza di banda disponibile è di 50 MHz.Pertanto, la velocità dei dati è più alta nel primo caso.

Ho menzionato la prima banda che va da 5,85 GHz a 5,95 GHz.La larghezza di banda è la differenza tra la frequenza più alta della banda e la frequenza più bassa della banda.Se le autorità di regolamentazione ci consentono di espandere la larghezza di banda esistente fino a dire 150 MHz, la nostra frequenza di banda più alta è ora di 6 GHz.Pertanto, la larghezza di banda è aumentata e quindi anche la velocità dei dati.

Ogni volta che viene aumentata la frequenza più alta della banda, la larghezza di banda aumenta.

Mustafa YETİŞ
2020-06-10 10:43:11 UTC
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Per accelerare la velocità dei dati 1) aumentare la larghezza di banda 2) aumentare la potenza RF 3) usa la compressione dei dati 4) utilizzare una modulazione più efficace ...



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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