¿Aumentar la amplitud de una señal también aumenta la tasa de datos?

El aumento de la señal aumenta la relación señal/ruido, por lo que la tasa de datos puede aumentar: -

• C es la capacidad del canal en bits por segundo;
• B es el ancho de banda del canal en hercios (ancho de banda de paso en el caso de una señal modulada);
• S es la potencia media de la señal recibida sobre el ancho de banda (en el caso de una señal modulada, a menudo denominada C, es decir, portadora modulada), medida en vatios (o voltios al cuadrado);
• N es la potencia media de ruido o interferencia en el ancho de banda, medida en vatios (o voltios al cuadrado); y
• S/N es la relación señal-ruido (SNR) o la relación portadora-ruido (CNR) de la señal de comunicación a la interferencia de ruido gaussiana expresada como una relación de potencia lineal (no como decibelios logarítmicos).

El ancho de banda permanece sin cambios, aunque los bordes extremos del ancho de banda ahora pueden extenderse a canales muy localizados debido a la mayor potencia general. En otras palabras, en un mundo práctico, es posible que se requiera un filtrado de ancho de banda más estricto. Estoy pensando en la radio como un buen ejemplo. Pero generalmente más señal significa más bits por segundo.

La fórmula de Shannon da la velocidad de datos máxima para un canal de transmisión. No le dice nada sobre el esquema de modulación o la codificación que necesitaría usar para lograr ese máximo.

Hay (al menos) dos formas de cambiar su sistema para cambiar la tasa de datos sin cambiar el ancho de banda:

• Use modulación multinivel como PAM o QAM para transmitir más de un bit por símbolo.

  Por ejemplo, si estaba usando codificación de encendido y apagado para enviar datos a través de un canal y aumentó la potencia de la señal, entonces podría usar 4-PAM o 16-QAM para enviar una tasa de bits más alta a través del mismo canal.

• Utilice códigos de corrección de errores para reducir los bits de datos por símbolo. Esto proporciona una tasa de bits más baja pero le permite lograr una transmisión esencialmente libre de errores en un canal ruidoso.

  Por ejemplo, si estaba usando un código de corrección de errores fuerte con una sobrecarga alta para enviar datos a través de un canal de SNR bajo y luego aumentó la potencia de la señal, entonces podría usar un código más débil con menos sobrecarga para lograr un tasa de datos más alta.

La velocidad de datos mejora porque el aumento de la relación señal/ruido permite enviar más bits en un tiempo determinado. Esto se debe a que la mayor relación señal/ruido facilita que el receptor determine qué bits se enviaron. Por ejemplo, si se envían 2 bits en un intervalo de tiempo (4 posibilidades), el receptor debe determinar cuál de los 4 niveles diferentes se envió. Si se aumenta el nivel de la señal, aumenta el cambio de nivel entre las 4 posibilidades. Esto disminuirá la tasa de error para la misma tasa de bits. Sin embargo, también se podrían enviar más bits en un intervalo de tiempo con la misma diferencia en el nivel de señal entre cada combinación posible. Esta es la razón por la que un mayor nivel de señal (potencia) permite un aumento en la tasa de bits. Esta explicación es simplificada pero la idea es válida.

Agregaré otra respuesta a la mezcla.

Aumentar la amplitud de la señal de transmisión (y mantener todas las demás cosas constantes) solo aumenta la SNR del esquema de transmisión y, por lo tanto, no conduce necesariamente a una mayor tasa de transmisión de bits, pero una SNR más alta mejorará la tasa de errores de bit (BER). ) de su esquema, por lo que aunque recibirá la misma cantidad de bits por segundo, la cantidad de errores se reducirá (por lo que la cantidad de bits sin errores/de información por segundo aumenta). La capacidad del canal mide la cantidad máxima de bits sin errores que se pueden transmitir a través de un canal AWGN ruidoso para una SNR particular y es por eso que la capacidad del canal aumenta con un aumento en la SNR.

Ahora, si mantuviera constante la amplitud máxima de transmisión e intentara lograr una tasa de bits más alta cambiando a un esquema eficiente de ancho de banda (como cambiar a 16QAM desde BPSK o algo así), obtendría una tasa de transmisión de bits más alta pero sufriría una tasa de error de bit más alta porque los símbolos de constelación en un esquema eficiente de ancho de banda como 16QAM están muy juntos y, por lo tanto, la inmunidad de fase y amplitud es muy baja. Sin embargo, aumentar la amplitud le permitiría aumentar su SNR y lograr lo mismo BER como lo logró antes pero con una velocidad de transmisión de bits más alta esta vez.

Ahora, como ya mencionó otro usuario, hay otras formas de mejorar la tasa de datos sin cambiar la amplitud, como usar la codificación de fuente (es decir, comprimir los bits que desea enviar antes de enviarlos) o usar la codificación de canal (es decir, aumentar los bits que desea enviar). están enviando codificándolos de tal manera que la transmisión se vuelva resistente al ruido). Hacer esto puede aumentar la tasa efectiva de transmisión de datos porque el BER será muy bajo, esto obviamente aumentará la complejidad del esquema de transmisión.

No aumentar la potencia de transmisión no significa que aumente la velocidad de datos. Sin embargo, si desea transmitir a mayor velocidad, entonces necesita aumentar la potencia de transmisión.

Cambiar la amplitud no aumenta la tasa de datos, a menos que esté usando un esquema de modulación basado en amplitud para representar bits de datos (como QAM - modulación de amplitud en cuadratura) y cambie el diseño y use más niveles para permitir que se transmitan más bits.

Debe comprender cuál es el esquema de modulación empleado. El ancho de banda puede cambiar (ya menudo lo hace) aumentar con el aumento de la velocidad de datos.

Una vez que comprenda qué esquema de modulación se utilizará, puede buscar en los artículos publicados cómo calcular el ancho de banda para una velocidad de datos determinada. No es necesariamente trivial.

Aconsejo: olvide a Shannon por el momento, eso le permite calcular la capacidad máxima de carga de información, pero parece que aún no comprende la terminología, las definiciones y las relaciones entre ancho de banda, potencia y velocidad de datos.