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  • 用信息论的方式理解带宽和速率关系 在现代网络技术的讨论中,人们常以“带宽”表示信道的数据传输速率,“带宽”与“速率”几乎成了同义词。信道带宽与数据传输速率关系可以奈奎斯特(Nyquist) 准则与香农 (Shan...

    用信息论的方式理解带宽和速率的关系

    在现代网络技术的讨论中,人们常以“带宽”表示信道的数据传输速率,“带宽”与“速率”几乎成了同义词。信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist) 准则与香农 (Shanon) 定律描述。这两个定律从定量的角度描述“带宽”与“速率”的关系。

    任何信道都不是理想的,信道带宽总是有限的。由于信道带宽的限制和信道干扰的存在,信道中的数据传输速率总会有一个上限。早在1924年,奈奎斯特就推导出具有理想低通矩形特性的信道在无噪声情况下的最高速率和带宽的关系的公式,这就是奈奎斯特准则。

    奈奎斯特准则指出: 如果间隔为 π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号,则前后码元之间不产生相互窜扰。 因此,对于二进制数据信号的最大数据传输速率 Rmax 与通信信道带宽 B(B=f,单位 Hz)的关系可以写为:

     

                                                            Rmax =2.f(bps)

     

        对于二进制数据若信道带宽 B=f=3000Hz ,则最大数据传输速率为 6000bps 。

    奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。

    香农定理则描述了有限带宽、 有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、 信噪比之间的关系。

    香农定理指出: 在有随机热噪声的信道上传输数据信号时, 数据传输速率 Rmax与信道带宽 B、信噪比 S/N 的关系为:

     

                                                            Rmax =B.log2(1+S/N)

     

    式中, Rmax 单位为 bps,带宽 B 单位为 Hz,信噪比 S/N 通常以 dB(分贝)数表示。若 S/N=30(dB), 那么信噪比根据公式:

     

                                                              S/N(dB)=10.lg(S/N)

     

    可得,S/N=1000。若带宽 B=3000Hz ,则 Rmax≈30kbps 。香农定律给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。它表示对于带宽只有3000Hz 的通信信道,信噪比在 30db 时,无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示,都不能用越过 0kbps 的速率传输数据。因此通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在着明确的关系, 所以人们可以用 “带宽”去取代“速率”。 例如,人们常把网络的“高数据传输速率”用网络的 “高带宽”去表述。 因此“带宽”与“速率”在网络技术的讨论中几乎成了同义词。

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  • 1、扩频因子(SF)2、编码率(CR)3、信号带宽(BW)4、LoRa信号带宽BW、符号速率Rs数据速率DR的关系5、 LoRa信号带宽、扩频因子编码率的设定 针对特定应用,开发人员可通过调制扩频因子、调制带宽、纠错编码率...

     LoRa学习:LoRa关键参数(扩频因子,编码率,带宽)的设定及解释

    • 1、扩频因子(SF)
    • 2、编码率(CR)
    • 3、信号带宽(BW)
    • 4、LoRa信号带宽BW、符号速率Rs和数据速率DR的关系
    • 5、 LoRa信号带宽、扩频因子和编码率的设定

    针对特定应用,开发人员可通过调制扩频因子、调制带宽、纠错编码率这三个关键设计参数,对LoRa调制解调技术进行优化。。

    1、扩频因子(SF)

    LoRa采用多个信息码片来代表有效负载信息的每个位,扩频信息的发送速度称为符号速率(Rs),而码片速率与标称的Rs比值即为扩频因子(SF,SpreadingFactor),表示了每个信息位发送的符号数量。。 


     


    LoRa扩频因子取值范围: 
     

    注意:因为不同的SF之间为正交关系,因此必须提前获知链路发送端和接收端的SF。另外,还必须获知接受机输入端的信噪比。。在负信噪比条件下信号也能正常接收,这改善了LoRa接受机的林敏度,链路预算及覆盖范围。。

    理解扩频因子的概念:

    通俗的说 扩频时你的数据每一位都和扩频因子相乘,例如有一个1 bit需要传送,当扩频因子为1时,传输的时候数据1就用一个1来表示,扩频因子为6时(有6位)111111,这111111就来表示1,这样乘出来每一位都由一个6位的数据来表示,也就是说需要传输总的数据量增大了6倍。 
    这样扩频后传输可以降低误码率也就是信噪比,但是在同样数据量条件下却减少了可以传输的实际数据,所以,扩频因子越大,传输的数据数率(比特率)就越小。。。

    Lora扩频因子的使用:

    当扩频因子SF为6时,LoRa的数据传输速率最快,因此这一扩频因子仅在特定情况下使用。使用时需要配置LoRa芯片SX127x:

    • 在RegModemConfig2,将SpreadingFactor设为6
    • 将报头设置为隐式模式
    • 在寄存器地址(0x31)的2至0位写入0b101
    • 在寄存器地址(0x37)写入0x0C

    2、编码率(CR)

    编码率,是数据流中有用部分的比例。 
    编码率(或信息率)是数据流中有用部分(非冗余)的比例。也就是说,如果编码率是k/n,则对每k位有用信息,编码器总共产生n位的数据,其中n-k是多余的。 
    LoRa采用循环纠错编码进行前向错误检测与纠错。。使用该方式会产生传输开销。。 
    每次传输产生的数据开销如下: 

    在存在干扰的情况下,前向纠错能有效提高链路的可靠性。由此,编码率(抗干扰性能)可以随着信道条件的变化而变化,可以选择在报头加入编码率以便接收端能够解析。。。


    3、信号带宽(BW)

    增加BW,可以提高有效数据速率以缩短传输时间,但是以牺牲部分接受灵敏度为代价。对于LoRa芯片SX127x,LoRa带宽为双边带宽(全信道带宽),而FSK调制方式的BW是指单边带宽。

    LoRa带宽选项:


     

     

     

    注意:较低频段(169MHz)不支持250K和500KHz的BW


    4、LoRa信号带宽BW、符号速率Rs和数据速率DR的关系

    LoRa符号速率Rs可以通过以下公式计算:

    Rs=BW/(2^SF)

    每Hz每秒发送一个码片。。

    LoRa数据速率DR可以通过以下公式计算:

    DR=SF*( BW/2^SF)*CR


    5、LoRa信号带宽、扩频因子和编码率的设定

    LoRaWAN主要使用了125kHz信号带宽设置,但其他专用协议可以利用其他的信号带宽(BW)设置。改变BW、SF和CR也就改变了链路预算和传输时间,需要在电池寿命和距离上做个权衡。

    http://blog.csdn.net/HowieXue/article/details/78028881

     

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  • 1、扩频因子(SF)2、编码率(CR)3、信号带宽(BW)4、LoRa信号带宽BW、符号速率Rs数据速率DR的关系5、 LoRa信号带宽、扩频因子编码率的设定 针对特定应用,开发人员可通过调制扩频因子、调制带宽、纠错编码率...

     LoRa学习:LoRa关键参数(扩频因子,编码率,带宽)的设定及解释

    • 1、扩频因子(SF)
    • 2、编码率(CR)
    • 3、信号带宽(BW)
    • 4、LoRa信号带宽BW、符号速率Rs和数据速率DR的关系
    • 5、 LoRa信号带宽、扩频因子和编码率的设定

    针对特定应用,开发人员可通过调制扩频因子、调制带宽、纠错编码率这三个关键设计参数,对LoRa调制解调技术进行优化。。

    1、扩频因子(SF

    LoRa采用多个信息码片来代表有效负载信息的每个位,扩频信息的发送速度称为符号速率(Rs),而码片速率与标称的Rs比值即为扩频因子(SFSpreadingFactor),表示了每个信息位发送的符号数量。。 


     


    LoRa
    扩频因子取值范围: 
     

    注意:因为不同的SF之间为正交关系,因此必须提前获知链路发送端和接收端的SF。另外,还必须获知接受机输入端的信噪比。。在负信噪比条件下信号也能正常接收,这改善了LoRa接受机的林敏度,链路预算及覆盖范围。。

    理解扩频因子的概念:

    通俗的说 扩频时你的数据每一位都和扩频因子相乘,例如有一个1 bit需要传送,当扩频因子为1时,传输的时候数据1就用一个1来表示,扩频因子为6时(有6位)111111,这111111就来表示1,这样乘出来每一位都由一个6位的数据来表示,也就是说需要传输总的数据量增大了6倍。 
    这样扩频后传输可以降低误码率也就是信噪比,但是在同样数据量条件下却减少了可以传输的实际数据,所以,扩频因子越大,传输的数据数率(比特率)就越小。。。

    Lora扩频因子的使用:

    当扩频因子SF6时,LoRa的数据传输速率最快,因此这一扩频因子仅在特定情况下使用。使用时需要配置LoRa芯片SX127x

    • 在RegModemConfig2,将SpreadingFactor设为6
    • 将报头设置为隐式模式
    • 在寄存器地址(0x31)的2至0位写入0b101
    • 在寄存器地址(0x37)写入0x0C

    2、编码率(CR

    编码率,是数据流中有用部分的比例。 
    编码率(或信息率)是数据流中有用部分(非冗余)的比例。也就是说,如果编码率是k/n,则对每k位有用信息,编码器总共产生n位的数据,其中n-k是多余的。 
    LoRa
    采用循环纠错编码进行前向错误检测与纠错。。使用该方式会产生传输开销。。 
    每次传输产生的数据开销如下: 

    在存在干扰的情况下,前向纠错能有效提高链路的可靠性。由此,编码率(抗干扰性能)可以随着信道条件的变化而变化,可以选择在报头加入编码率以便接收端能够解析。。。


    3、信号带宽(BW

    增加BW,可以提高有效数据速率以缩短传输时间,但是以牺牲部分接受灵敏度为代价。对于LoRa芯片SX127xLoRa带宽为双边带宽(全信道带宽),而FSK调制方式的BW是指单边带宽。

    LoRa带宽选项:


     

     

     

    注意:较低频段(169MHz)不支持250K500KHzBW


    4LoRa信号带宽BW、符号速率Rs和数据速率DR的关系

    LoRa符号速率Rs可以通过以下公式计算:

    Rs=BW/(2^SF)

    Hz每秒发送一个码片。。

    LoRa数据速率DR可以通过以下公式计算:

    DR=SF*( BW/2^SF)*CR


    5LoRa信号带宽、扩频因子和编码率的设定

    LoRaWAN主要使用了125kHz信号带宽设置,但其他专用协议可以利用其他的信号带宽(BW)设置。改变BWSFCR也就改变了链路预算和传输时间,需要在电池寿命和距离上做个权衡。

    http://blog.csdn.net/HowieXue/article/details/78028881

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/wittxie/p/9838328.html

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  • 输入信号带宽是100M,用4个独立通道的滤波器进行滤波,分别为低通、带通1、带通2、高通滤波器,每个滤波器的带宽为25M,过渡带为4M. 如果是100M的信号,那么采样率至少为200M,但是分成25M的4个通道后,采样率...

    目录

    1. 问题描述

    2. 基本通信传输概念

    3. 对比:


    1. 问题描述

             输入信号的带宽是100M,用4个独立通道的滤波器进行滤波,分别为低通、带通1、带通2、高通滤波器,每个滤波器的带宽为25M,过渡带为4M. 

            如果是100M的信号,那么采样率至少为200M,但是分成25M的4个通道后,采样率执行要50M就行。为何?

    2. 基本通信传输概念

    900MHz频段0.1ppm就是90Hz。1ppm是10的-6次方 

    【带宽W】3. 

        带宽,又叫频宽,是数据的传输能力,指单位时间内能够传输的比特数。高带宽意味着高能力。数字设备中带宽用bps(b/s)表示,即每秒最高可以传输的位数。模拟设备中带宽用Hz表示,即每秒传送的信号周期数。通常描述带宽时省略单位,如10M实质是10M b/s。带宽计算公式为:带宽=时钟频率*总线位数/8。电子学上的带宽则指电路可以保持稳定工作的频率范围。

    【数据传输速率Rb】

        数据传输速率,又称比特率,指每秒钟实际传输的比特数,是信息传输速率(传信率)的度量。单位为“比特每秒(bps)”。其计算公式为S=1/T。T为传输1比特数据所花的时间。

    【波特率RB】

        波特率,又称调制速率、传符号率(符号又称单位码元),指单位时间内载波参数变化的次数,可以以波形每秒的振荡数来衡量,是信号传输速率的度量。单位为“波特每秒(Bps)”, 不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息,所以它与比特率是不同的概念。

    【码元速率和信息速率的关系】

        码元速率和信息速率的关系式为: Rb=RB*log2 N。其中,N为进制数。对于二进制的信号,码元速率和信息速率在数值上是相等的。

    【奈奎斯特定律】

        奈奎斯特定律描述了无噪声信道的极限速率与信道带宽的关系。

    1924年,奈奎斯特(Nyquist)推导出理想低通信道下的最高码元传输速率公式:理想低通信道下的最高RB = 2W Baud。其中,W为理想低通信道的带宽,单位是赫兹(Hz),即每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。对于理想带通信道的最高码元传输速率则是:理想带通信道的最高RB= W Baud,即每赫兹带宽的理想带通信道的最高码元传输速率是每秒1个码元。

        符号率与信道带宽的确切关系为:

        RB=W(1+α)。

        其中, 1/1+α为频道利用率,α为低通滤波器的滚降系数,α取值为0时,频带利用率最高,但此时因波形“拖尾”而易造成码间干扰。它的取值一般不小于0.15,以调解频带利用率和波形“拖尾”之间的矛盾。

        奈奎斯特定律描述的是无噪声信道的最大数据传输速率(或码元速率)与信道带宽之间的关系。

    【香农定理】

        香农定理是在研究信号经过一段距离后如何衰减以及一个给定信号能加载多少数据后得到了一个著名的公式,它描述有限带宽、有随机热噪声信道的最大数据传输速率(或码元速率)与信道带宽、信噪比(信号噪声功率比)之间的关系,以比特每秒(bps)的形式给出一个链路速度的上限。

        香农定理指出:在有随机热噪声的信道上传输数据信号时,数据传输速率Rb与信道带宽W、信噪比S/N的关系为:

        Rb=W*log2(1+S/N)。

        其中,Rb是可得到的链路速度,W是链路的带宽,S是平均信号功率,N是平均噪声功率,信噪比(S/N)通常用分贝(dB)表示,而分贝数=10×lg(S/N)。

        香农定理应用举例:

        通常,支持音频电话连接的频率范围为300Hz到3300Hz,则B=3300Hz-300Hz=3000Hz,而一般链路典型的信噪比是30dB,即S/N=1000,因此我们有R=3000×log2(1001),近似等于30Kbps,是28.8Kbps调制解调器的极限,因,此如果电话网络的信噪比没有改善或不使用压缩方法,调制解调器将达不到更高的速率。

        正是因为通信信道的最大传输速率与信道带宽之间存在明确关系,所以人们通常用“带宽”去取代“速率”。

    3. 对比:

    奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。

    香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。 香农定理指出:在有随机热噪声的信道上传输数据信号时,数据传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为: Rmax=B.log2(1+S/N) 式中,Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz,信噪比S/N通常以dB(分贝)数表示。若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式: S/N(dB)=10.lg(S/N)
    可得,S/N=1000。若带宽B=3000Hz,则Rmax≈30kbps。香农定律给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。它表示对于带宽只有3000Hz的通信信道,信噪比在30db时,无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示,都不能用越过0kbps的速率传输数据。

    另外在弄清楚 速率和码元宽度的关系:
    码元传输速率RB简称传码率,又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目,单位是波特(Baud),记为B。 例如,若1秒内传2400个码元,则传码率为2400B。
    数字信号有多进制和二进制之分,但码元速率与进制数无关,只与传输的码元长度T有关:信息传输速率Rb简称传信率,又称比特率等。它表示单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位是比特/秒,可记为bit/s ,或 b/s ,或bps。
    每个码元或符号通常都含有一定bit数的信息量,因此码元速率和信息速率有确定的关系,即Rb=RB log2 M (b/s)                        
    式中,M为符号的进制数。例如码元速率为1200B,采用八进制(M=8)时,信息速率为3600b/s;采用二进制(M=2)时, 信息速率为1200b/s,可见,二进制的码元速率和信息速率在数量上相等,有时简称它们为数码率。

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  • 1:文章来源:https://www.cnblogs.com/iini/p/8946488.html 注:奈奎斯特定理其实就是香农采样定理的另一种表述,两者是等价的。 2:文章来源:https://www.jianshu.com/p/cddd21325698
  • 数据传输速率带宽之间关系

    万次阅读 多人点赞 2018-06-20 14:50:20
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  • 带宽和数据传输速率

    万次阅读 2019-03-25 08:51:52
    数据传输速率: 数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。 数据传输速率在数值上等于每秒...例如,如果在通信信道上发送一比特0、1信号所需要的时间是0.001ms,那么信道的数据传输速率为1000 000bps。 ...
  • 首先弄清楚带宽和速率关系: 信道带宽与数据传输速率关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。 奈奎斯特准则指出:如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号...
  • 带宽和传输速率

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    万次阅读 2017-05-06 23:05:37
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  • B*Tr就是带宽时延乘积,取W为TCP能支持窗口的最大值Wmax,当Wmax *Tr时,此时发送接收端之间的通道就是所谓的长肥管道,即带宽时延乘积大的通道。在我们平时生活中使用的宽带网络,ADSL等环境下,因为带宽都比较小...
  • 带宽用Hz描述时,带宽与信道最大数据速率关系可以用香农定理尼奎斯特定理描述: 尼奎斯特: 适用于有限带宽的无噪声信道。若一个信道带宽为B(Hz),信号包含V个离散等级,则 最大数据速率=2Blog2V单位b/s ...
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  • 数据速率、载波频率和带宽关系

    千次阅读 2021-02-04 00:34:34
    又称比特率或数据带宽,描述通信中每秒传送数据代码的比特数,单位是bps。这个很好理解,是“刚需”,每秒传多少bit的数据。 2. 码元(符号) 也可以叫符号(symbol)。通过不同的调制方式(诸如FSK、QAM等等),...
  • 通信码元速率和带宽理解

    万次阅读 2017-09-23 20:42:18
    数据传输速率有几种说法(比特率=传信率、符号率=码元率=调制速率、数据带宽)。 波特率由基带传输中决定,比如从单片机中用SPI发送出来的数据,使用的SPI时钟频率为5MHZ,即每秒传输出来5M比特数据。那么他的...
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    万次阅读 多人点赞 2015-08-26 13:56:11
    模拟设备中带宽用Hz表示,即每秒传送的信号周期数。通常描述带宽时省略单位,如10M实质是10M b/s。带宽计算公式为:带宽=时钟频率*总线位数/8。电子学上的带宽则指电路可以保持稳定工作的频率范围。 【数据...
  • rf characters 速率和带宽

    千次阅读 2014-05-22 17:12:06
    带宽 同传输率 成正比
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空空如也

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信号带宽和速率之间的关系