आपके प्रश्न मान्य हैं और सिद्धांत का एक उचित समझ का मार्ग है; ;-)
यह सवाल करने के लिए कि अधिक बैंडविड्थ का अर्थ उच्च बिट दर कैसे है, अन्वेषण सरल लग सकता है लेकिन एक ही समय में खराब हो सकता है।
यहाँ एक "बुरा" अन्वेषण है जो ठीक दिखता है। यह समझने के लिए एक शुरुआत है कि क्यों बड़ा बैंडवाइट अधिक डेटा है। मान लीजिए कि मेरे पास पहला वाईफाई चैनल नंबर 1 है जो 1Mb / s पर चल रहा है और इसे पावर और एन्कोडिंग की स्थिति दी गई है। फिर मैं एक और वाईफाई चैनल नंबर 2 लेता हूं जिसमें समान बैंडविड्थ, पावर और एन्कोडिंग स्थितियां हैं। यह भी 1Mb / s पर चल रहा है। जब मैं दोनों को एक साथ जोड़ता हूं, तो मैंने बैंडविड्थ (दो अलग-अलग चैनल) को दोगुना कर दिया है और डेटा थ्रूपुट (2x1Mb / s) को दोगुना कर दिया है।
अगर आपको लगता है कि यह एक संपूर्ण खोज की तरह दिखता है, तो आप भूल जाते हैं कि हमने शक्ति को दोगुना कर दिया है। तो क्या डबल डेटा थ्रूपुट दोहरी शक्ति के कारण है या दोगुनी बैंडविड्थ के कारण है। यह वास्तव में दोनों का एक सा है।
अगर मैं बैंडविड्थ को दोगुना करते हुए कुल शक्ति को बनाए रखता हूं, तो मुझे 1Mb / s पर चलने वाले पहले वाईफाई चैनल की तुलना करने की आवश्यकता है, दो प्राप्त अन्य वाईफाई चैनलों के योग में आधी प्राप्त शक्ति पर प्रत्येक चल रहा है। मैं वाईफाई मोडेम के डेटाशीट्स की जांच नहीं करने जा रहा हूं, लेकिन यह निम्नलिखित सैद्धांतिक दृष्टिकोण के साथ तुलना करने के लिए एक दिलचस्प एक्सर्साइज़ होगा। शैनन हमें यह बताने में मदद करता है कि अगर एन्कोडिंग खुद को बिजली के स्तर (जो कि वाईफाई के लिए मामला है) में बदल देता है तो कम या ज्यादा क्या होगा। यदि एन्कोडिंग अनुकूल नहीं होता है, तो डेटा दर स्थिर रहती है जब तक कि रिसेप्शन का स्तर बहुत कम नहीं होता है जिस समय यह 0 पर गिरता है।
तो शैनन कहता है: C = B han log2 (1 + S / N)। कुल शक्ति रखते हुए, लेकिन बैंडविड्थ को दोगुना करते हुए, C2 = 2 * B * log2 (1+ (S / 2) / N) जहां C2 संभावित डेटा दर है। वास्तविक संख्याओं में भरना हम उस S = 2xN को मान सकते हैं ताकि log2 (1 + 2) = 1.58 और log2 (1 + 1) = 1 हो। तो C = B * 1.58 और C2 = B * 2। दूसरे शब्दों में, जब सबसे बड़े बैंडविड्थ में मेरा सिग्नल स्तर शोर स्तर के बराबर होता है, तो संभावित डेटा दर आधी बैंडविड्थ में उत्सर्जित कुल बिजली की तुलना में 26% अधिक होती है। तो सैद्धांतिक रूप से, अल्ट्रा संकीर्ण बैंड शैनन के प्रमेय के आधार पर पराबैंगनी बैंड से अधिक कुशल नहीं हो सकता है। और बैंडविड्थ को उसी कुल बिजली स्तर के साथ दोगुना करना बैंडविड्थ को दोगुना नहीं करता जैसा कि हमारे वाईफाई उदाहरण ने सुझाव दिया है। लेकिन बैंडविड्थ अधिक है। यदि हम शैनन अभिव्यक्ति के लॉग 2 में "1" शब्द की उपेक्षा कर सकते हैं,
हालांकि, जैसा कि मैंने उल्लेख किया है, एन्कोडिंग को अनुकूलित करना चाहिए, यह वास्तविक शक्ति और उपलब्ध बैंडविड्थ के लिए अनुकूलित होना चाहिए। यदि एन्कोडिंग समान है, तो मैं बस परिचालन से शिथिलता तक जाता हूं।
आपके दूसरे प्रश्न पर स्विच करना, अगर मेरे पास दो आवृत्तियों के साथ 30 हर्ट्ज पर एफएसके सिग्नल बदल रहा है, तो मैं केवल 30 एमबी पर ही उत्सर्जन कर सकता हूं क्योंकि मैं प्रति सेकंड 1 या 0. के सापेक्ष 30 प्रतीकों का उत्सर्जन कर रहा हूं यदि मैं 4 राज्यों का परिचय देता हूं ( = 4 आवृत्तियों) पिछले वाले के बीच दो आवृत्तियों को शुरू करने से क्योंकि मेरा शोर स्तर इसकी अनुमति देता है, तो मैं 4x30bps = 120bps पर निकलता हूं। एफएसके के साथ, मुझे नहीं लगता कि इस तरह से राज्यों की संख्या में वृद्धि होने पर बैंडविड्थ स्थिर रहता है, लेकिन निश्चित रूप से इसे कम या ज्यादा स्थिर रखने के लिए एक रास्ता मिल सकता है (3 डीबी सीमा पर विचार करना क्योंकि सैद्धांतिक आवृत्ति स्पेक्ट्रम असीमित है)।
"मॉडुलेटिंग" सिग्नल के लिए एक वर्ग तरंग का उपयोग क्यों करें? इस एन्कोडिंग में यह एक विकल्प है जो इसे रिसीवर के रूप में डिकोड करने के लिए "आसान" बनाता है आपको बस प्रत्येक आवृत्ति के लिए एक बैंडपास फ़िल्टर करना होगा। आप अभी भी "साइन तरंगों" का उत्सर्जन कर रहे हैं - यदि आप केवल "1" मानों का उत्सर्जन कर रहे हैं, तो आपके पास बस एक आवृत्ति है। हालांकि आवृत्ति परिवर्तन "हार्मोनिक्स" की उपस्थिति का अर्थ है जो इन आवृत्ति बदलावों की अनुमति देता है। अन्य एनकोडिंग के अन्य फायदे और नुकसान हैं। उदाहरण के लिए, डायरेक्ट सीक्वेंस स्प्रेड स्पेक्ट्रम शोर स्तर के नीचे एक सिग्नल होने की अनुमति देता है (और इसलिए कई अन्य एनकोडिंग्स में एक समान बिटरेट के लिए कम एंटीना बिजली की आवश्यकता होती है), लेकिन इसे डिकोड करना अधिक कठिन होता है (और इसलिए अधिक (कंप्यूट, पावर) और की आवश्यकता होती है डिकोडिंग सर्किट में जटिलता)।
जो भी चुना गया एन्कोडिंग है, उसे शैनन प्रमेय का सम्मान करना होगा जो ऊपरी सीमा को ठीक करता है। यदि आप पावर स्तर, राज्यों की संख्या और एफएसके सिग्नल के अन्य मापदंडों को शोर स्तर या सिग्नल स्तर (दूरी) में परिवर्तन नहीं करते हैं, तो आप शान्नोन को एफएसके जैसे एन्कोडिंग पर लागू नहीं कर सकते। शैनन आपको किसी दिए गए बैंडविड्थ और डेटा दर के लिए पूर्ण न्यूनतम शक्ति की जांच करने की अनुमति देता है। एन्कोडिंग विधि न्यूनतम शक्ति सीमा बढ़ाएगी। और जब बिजली का स्तर इस सीमा से अधिक हो जाता है, तो बिट दर बस स्थिर रहेगी। शैनन को लागू करना केवल गलत है यदि आप यह समझाना चाहते हैं कि अधिक बैंडविड्थ का मतलब उच्च बिटरेट है। वाईफाई उदाहरण बहुत अच्छी तरह से वहाँ एक खोज के लिए अभ्यास में लागू हो सकता है, लेकिन यह शैनन के प्रमेय पर आधारित सामान्य एवेज़र नहीं है।
संपादित करें: अपने प्रश्न को फिर से जोड़ते हुए, "दूसरे मामले में बिट दर अधिकतम 660 एमबी होगी"। वास्तव में मुझे पूरी तरह से समझ में नहीं आया कि आप 660 जीबी कैसे प्राप्त करते हैं क्योंकि आपकी आवृत्ति प्रत्येक सेकंड में केवल 30 बार बदलती है और आप दो आवृत्तियों पर सांकेतिक है जो 1 बिट है। इसलिए मेरे 30 जीबी ऊपर। यह एन्कोडिंग 30Hz पर एक पूर्ण अवधि और प्रत्येक प्रतीक के लिए 660Hz पर 22 पूर्ण अवधि की अनुमति देता है। लेकिन 22 अवधि इस तथ्य को नहीं बदलती है कि केवल एक प्रतीक है। ऐसा लगता है कि कुछ गायब है या तर्क गलत है।
Edit2: मुझे मिल गया - आप nyquist सीमा के साथ तुलना कर रहे हैं। यह nyquist सीमा आपको डेटा दर की ऊपरी सीमा बताती है जो एक बैंडविड्थ और प्रति प्रतीक राज्यों की संख्या बताती है। यहाँ, चयनित FSK एन्कोडिंग आशातीत नहीं है। आप 30Hz और 660Hz का उपयोग कर रहे हैं। Nyquist की सीमा कहती है कि 30 जीबी = 2 * बी * लॉग 2 (2), इसलिए, बैंडविथ कम से कम बी = 15 हर्ट्ज होना चाहिए। विस्तार से जांच किए बिना, यह कम या ज्यादा कहता है कि FSK आवृत्तियों को 645Hz और 660Hz पर सेट करना बैंडविड्थ का एक अच्छा अनुकूलन होगा (यदि FSK अन्यथा एक इष्टतम एन्कोडिंग है और हार्मोनिक्स के कारण सटीक बैंडविड्थ की जांच के बिना - 15 हर्ट्ज भी हो सकता है एफएसके के लिए कम)।
संपादित करें 3 - अन्य अन्वेषक और मूल प्रश्न के साथ भ्रम के स्रोत को और अधिक स्पष्ट करने के लिए आगे के विश्लेषण के बाद संकेत।
- Nyquist सूत्र नमूना प्रमेय पर आधारित है जो दर्शाता है कि बैंडविड्थ B के साथ एक संकेत ठीक 2B नमूने प्रति सेकंड से पूरी तरह से पुनर्निर्माण किया गया है।
- इसलिए 2 बी नमूने प्रत्येक एक प्रतीक का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं (तीव्रता यह निर्धारित कर सकती है कि कौन सा प्रतीक है)।
- 300 हर्ट्ज की बैंडविड्थ के साथ एक सिग्नल को 600 प्रतीकों के साथ फिर से बनाया जा सकता है - कोई कम नहीं।
- यही कारण है कि "एलियासिंग" मौजूद है - बैंडविड्थ सीमा नमूनाकरण के बाद दो अलग-अलग संकेतों को एक जैसा बना सकती है।
- यदि प्रत्येक प्रतीक केवल 2 राज्यों का प्रतिनिधित्व करता है, तो केवल 600 बीपीएस संभव है।
- FSK 30Hz से 330Hz तक 600 से अधिक बीपीएस का प्रतिनिधित्व कर सकता है, लेकिन फिर आपको प्रति प्रतीक 2 से अधिक राज्यों पर विचार करने की आवश्यकता है। लेकिन अब एफएसके डिमॉड्यूलेशन नहीं है क्योंकि कोई केवल आवृत्ति पर विचार नहीं कर सकता है।