无线通信中的调制是什么?
无线通信中调制的概述
就像拍卖中的竞标一样,电信服务提供商也拍卖频段。即使是较小的频段——比如几兆赫兹——的竞标也要投入巨资。从最基本的意义上说,频段是指我们周围的“空气”。空气是一种无线“信道”/“传输介质”,它承载着我们数据,这些数据局限于电磁波的电场和磁场。
因此,频段是指每个服务提供商向其用户提供服务的频率范围。由于投入了巨额资金,因此需要确保有效利用。从技术上讲,我们需要为此目的使用“有效的调制技术”。
在不扩展现有带宽的情况下,我们可以通过战略性地调制用户数据来提高数据速率。
调制概念
修改用户数据传输方式被称为调制。调制不会改变用户信号的任何数据,而只是修改数据传输的方式。调制技术可以通过在给定的符号持续时间内传输更多位/符号来实现更高的数据速率。一些流行的调制方案包括M进制(4-PSK、64-PSK等)调制方案和**多载波调制方案(OFDM**及其变体/扩展)。
Modulation does not alter any data of the user’s signal but only modifies the manner in which the data is transmitted.
The existing bandwidth can’t be increased all the time to a great extent to achieve high data rates and in such cases, modulation techniques come handy.
调制 - 比特率和符号率
我们的目标是在不扩展为应用程序分配的现有带宽的情况下,最大化通信系统的比特率(或数据速率)。比特率和符号率是任何通信链路的两个重要性能参数。
比特率指定每秒传输的比特数,而符号率指定每秒传输的符号数。
Modulation techniques aim to increase the bit rate and subsequently the symbol rate of the system by encoding multiple bits of data in a symbol and transmitting the same in a given symbol duration.
数值示例
对于一个通信系统,每个符号编码4位,每秒传输4个符号。计算系统的比特率。
解:每个符号编码多个位以提高比特率。这里,每个符号编码4位数据,每秒传输4个符号。因此,比特率使用以下表达式计算:
$$比特率(\frac{比特}{秒})=\frac{比特}{符号}\times\:\frac{符号}{秒}=4\frac{比特}{符号}\times\:4\frac{符号}{秒}$$
通过代入已知值,我们可以发现系统的比特率为16比特/秒。
示例 - 详细了解调制概念
一名学生有15个章节需要完成。如果学生每天阅读一章,则需要15天才能完成这些章节。如果他/她每天阅读五章,则学生可以在3天内完成整套章节。
这类似于**编码在符号中的比特数**。如果在符号中编码更多比特,**带宽需求会减少**。但是,这会增加接收器的负担(或者需要更复杂的接收器)。回到例子——如果学生每天阅读五章,他/她只需要三天就能完成整套章节。剩下的12天可以用来做其他事情。“天数”类似于“带宽”。剩余的“带宽”可以被其他带宽密集型应用程序利用,例如高分辨率视频片段。
Number of chapters studied in a day = Number of bits encoded per symbol