Tasa de señal, tasa de datos y ancho de banda en señales digitales

¿Alguien podría explicar con más detalle el significado del factor de caso c? En la práctica, ¿qué significa decir que la velocidad de la señal depende del patrón de datos?

La explicación en el texto no es muy clara, y este término no se usa en otros textos que conozco. Creo que lo que está diciendo es que diferentes mensajes pueden producir diferentes espectros de señales. Por ejemplo, en un sistema FSK de 2 niveles, un mensaje compuesto solo por 1 o por 0 sería de un solo tono y tendría un ancho de banda muy estrecho; mientras que un mensaje compuesto de 1 y 0 alternos contendría tanto el tono de un nivel como el tono de nivel cero (así como una dispersión del contenido de frecuencia relacionado con el cambio entre ellos) y produciría un espectro más amplio si se mide en un analizador de espectro.

¿Por qué el ancho de banda mínimo para una señal digital es igual a la velocidad de la señal?

Esto no es correcto. El ancho de banda mínimo para una señal digital viene dado por el teorema de Shannon-Hartley,

$C = B\log_2\left(1+\frac{S}{N}\right)$

Volteado,

$B = \frac{C}{\log_2\left(1+{S}/{N}\right)}$.

Acercarse a este mínimo de ancho de banda depende de hacer compensaciones de ingeniería entre el esquema de codificación (que se relacionaría con la cantidad de bits por símbolo), la ecualización y los códigos de corrección de errores (en realidad, enviar símbolos adicionales para incluir información redundante que permita recuperar la señal incluso si una transmisión se produce un error).

Una regla general típica utilizada para la codificación de encendido y apagado en mi industria (fibra óptica) es que el ancho de banda del canal en Hz debe ser al menos la mitad de la velocidad en baudios. Por ejemplo, una transmisión de activación/desactivación de 10 Gb/s requiere al menos 5 GHz de ancho de banda del canal. Pero eso es específico de los métodos muy simples de codificación y ecualización que se utilizan en la fibra óptica.

Si establecemos c en 1/2 en la fórmula para el ancho de banda mínimo para encontrar Nmax (la tasa de datos máxima para un canal con ancho de banda B), y consideramos que r es log2(L) (donde L es el número de niveles de señal) , obtenemos la fórmula de Nyquist. ¿Por qué? ¿Cuál es el significado de poner c en 1/2?

Elegir entre niveles de señal L es equivalente a un$\log_2(L)$Conversión de digital a analógico de bits. Así que no sorprende que la fórmula de Nyquist esté al acecho en las sombras en alguna parte.

El factor de caso c es un concepto sin valor. No se puede diseñar un sistema de comunicaciones para un mensaje en particular ; debe diseñarlo para todos los mensajes posibles, lo que significa que siempre debe considerar el peor de los casos.

En la mayor parte de la literatura, verá que el término "símbolo" significa un estado de señalización. Esto podría ser cualquier cosa, desde un voltaje o nivel de corriente en particular hasta la presencia o ausencia de un tono en particular. La tasa de baudios es el número de símbolos por segundo. Tenga en cuenta que si envía el mismo símbolo varias veces seguidas, no significa que la velocidad en baudios haya cambiado, pero puede dificultar que el receptor permanezca sincronizado con los símbolos.