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按網路信號帶寬分類

發布時間:2025-06-28 18:51:54

『壹』 數字信號帶寬、信道帶寬、信息速率、基帶、頻帶的帶寬

通信界和計算機界對帶寬的理解有所不同,通信界和電氣相關,我們常說的第一零點帶寬,信道帶寬、信號帶寬之類的詞其實是頻率軸的范圍(單位是Hz),而計算機界說的帶寬bandwidth其實是數據的傳輸速率,單位是bit/s。

一般用來描述兩種對象,一個是信道(channel),另一個是信號(signal)。對於信道來說,又可分為兩種,模擬信道和數字信道。對信號來說,也可分為兩種,數字信號和模擬信號。模擬信號的帶寬單位與模擬信道帶寬相同。數字信號的帶寬使用數字信號的傳輸速度來表示。數字信號一般傳輸速率是可變的。在傳輸數字信號時,可以用最大信號速率(峰值速率)、平均信號速率或最小信號速率來描述數字信號。

信道的帶寬:對信道來說,帶寬是衡量其通信能力的大小的指標。 對模擬信道,使用信道的頻帶寬度來衡量 。如果一個信道,其最低可傳輸頻率為f1的信號,最高可傳輸頻率為f2的信號,則該模擬信道的帶寬是:模擬信道的帶寬 = f2-f1 (f2 > f1)描述模擬信道帶寬時,帶寬的單位是Hz。模擬信號的帶寬是指信號的波長或頻率的范圍,用於衡量一個信號的頻率范圍,單位是Hz(每秒鍾電波的重復震動次數)。一般的電信號(模擬信號),都是由各種不同頻率的電磁波所組成,對於這個電信號來說,其包含的電磁波的頻率范圍,稱為這個電信號的帶寬。比如人的聲波信號,其絕大部分的能量,集中在300Hz ~ 3400Hz這個范圍,因此我們稱語音信號的帶寬是3.1Khz(3400-300)。

對於數字信道的通信能力,使用信道的最大傳輸速率來衡量。 描述數字信道帶寬時,帶寬的單位是bps( bit per second) 。如果一個數字信道,其最大傳輸速率是100Mbps,我們稱其帶寬為100Mbps。

補充一下符號速率(也叫碼元速率)和比特速率(也叫信息速率)的關系:(如下圖)

首先對於一個矩形脈沖信號來說 ,在時域,每個門脈沖持續時間為τ。

那麼我們看看它的頻譜,由信號與系統的知識我們都知道時域的周期化對應於頻域的離散化,所以它的頻譜應該是一根根離散的譜線。(推導自己看傅里葉技術的知識推吧)

從上圖中明顯的看出,它的 第一零點帶寬B(f)=w/2pi=1/τ ,也就是說 周期矩形信號其帶寬(通常用的是第一零點帶寬)等於其周期的倒數。

如果這是一個數字信息序列,即01010的信號,每個bit信息的寬度τ被稱為碼元周期或碼元寬度(這里用二進制,所以1個碼元等於1個bit)。其 信息速率Rb(或bit率)=1/τ ,即每秒中發送的bit信息。

那麼帶寬B和信息速率是不是相等了呢?對,沒看到他們都等於1/τ嗎,兩者在數值上是相等的,即 ,帶寬B的單位是Hz,Rb的單位是bit/s。

所以,數字 信號的帶寬 一般用每bit佔用的時間間隔的倒數來近似表示,傳輸速率的單位是bit/s,我們可以近似的認為傳輸速率=傳輸信號的帶寬。這里只是近似的說法,具體信號的帶寬要用函數估計,或用頻譜儀測量,這和模擬信號是一樣的。

註:以上說的是 信號帶寬 。

基帶傳輸 :樊昌信老師的通信原理書上(第7版)專門有一章講基帶傳輸的問題,最後得出的結論是: 按照能消除碼間串擾的奈奎斯特速率傳輸基帶信號時,所需的最小帶寬為 (Hz)。 理想低通傳輸特性的帶寬為 (Hz),將此帶寬稱為奈奎斯特帶寬。但該理想的低通特性在物理上無法實現(時域h(t)非因果),將它的沖激響應h(t)作為傳輸波形不合適。為了解決這一問題,我們可以使理想低通濾波器的邊沿緩慢下降,即餘弦特性滾降,滾降使帶寬增大為 ( )。

那麼上述帶寬是什麼帶寬呢?(信號or信道的)。書上在圖中畫的是 H(w)的帶寬,即理想低通濾波器的帶寬,濾波器也即信道,所以是 信道帶寬 。書中第142和144頁畫出了數字基帶信號的傳輸系統模型,基帶系統總的傳輸特性 =發送濾波器的傳輸特性 *信道的傳輸特性 *接收濾波器傳輸特性 。原始信號 經過傳輸系統後,在頻域為 ,見書的圖6-9(P144)。

信號的帶寬為 ,經過濾波器(濾波器或信道的帶寬為 )後頻帶會被壓縮。當 =0時,濾波器為理想低通(帶寬 ),和信號在頻域相乘得到的帶寬為 (雖然此時信號的帶寬被截掉了一半,但仍然能恢復出信號原來的信息,注:信號原來帶寬為B=RB,現在經過濾波器後為RB/2);當 =1時,濾波器和信號在頻域相乘得到的帶寬為 。

在 頻帶傳輸: 即對於 已調信號傳輸 時,濾波器信道帶寬為基帶傳輸的兩倍,即 ,其中α是低通濾波器的滾降系數,當它的取值為0時,它的矩型系數最好, 佔用的帶寬最小( ,理想時 ),但很難實現;當它的取值為1時,帶外特性呈平坦特性,佔用的帶寬最大是為0時的兩倍 (即 ) 。例如,在數字電視系統,當α=0.16時,一個模擬頻道的帶寬為8M,則Rs=8/(1+0.16)=6.896Mbps,如果採用64QAM調制方式Rb=6.896*log2(64) =41.376Mbps。

註:以上說的是 信道帶寬 。

對比一下:在基帶 ,信號帶寬 ,發送濾波器(信道帶寬)帶寬(理想低通) ,兩者在頻域相乘得到的帶寬為 。 在頻帶 ,信號帶寬 發送濾波器(信道帶寬)為 ,兩者在頻域相乘得到的帶寬為 。

推導:假設碼元的平均信號能量為 ,碼元周期為 ,則碼速率為 ,因此信號的平均功率為 。對於2進制, ,所以 。當接收機帶通濾波器的帶寬為 時,接收到的雜訊功率 ,所以信噪比 。這里 為頻帶利用率。

按照能消除碼間串擾的奈奎斯特速率傳輸基帶信號時,所需的最小帶寬為 (Hz)。對於已調信號(頻帶),若採用的是2ASK或2PSK信號,則其佔用的帶寬是基帶信號的兩倍,即 (則上式子 )。(這里的 B是濾波器信道帶寬 )。所以在工程上,信噪比 相當於碼元能量和雜訊功率譜密度之比。

實際接收機信噪比為 ,最佳接收機信噪比為 ,實際接收機帶通濾波器帶寬 , ,  誤碼率 ,因此在相同輸入條件下,實際接收機的性能總是低於最佳接收機的性能。

載波頻率越高,帶寬越大。

數字通信的帶寬表徵為:bit的 傳輸速率 ,

而載頻頻率,決定了一個時刻內傳輸的比特流,比如1Hz的載頻1s只做一次變化,而bit是靠什麼來表徵信息的?是靠代表0,1兩種不同的電平的不同的排列方式表徵的,1hz最多1S傳輸2bit流,而1Mhz明顯的要多多了。所以射頻的頻率高,一個時間段內傳輸的bit流多,當然每個bit得到的時間就很短暫,對接收設備的處理能力是有要求的。

或者這樣理解載頻頻率,決定了單位時刻內傳輸的波形個數,比如1HZ的載頻每秒傳輸一個波形,10hz 每秒傳輸10個周期波形,所以射頻的頻率高,一個時間段內傳輸的波形周期越多,基帶信息靠載入到載波波形傳輸,本來 1比特用1個波形周期傳輸,現在有十個波形周期,那麼就可以傳輸10個比特,比特速率變大,那麼帶寬也變大。

『貳』 寬頻的種類

一、按網路的地理位置分類
1.區域網(lan):一般限定在較小的區域內,小於10km的范圍,通常採用有線的方式連接起來。
2.城域網(man):規模局限在一座城市的范圍內,10~100km的區域。
3.廣域網(wan):網路跨越國界、洲界,甚至全球范圍。
目前區域網和廣域網是網路的熱點。區域網是組成其他兩種類型網路的基礎,城域網一般都加入了廣域網。廣域網的典型代表是internet網。
4.個人區域網(PAN):個人區域網就是在個人工作地方把屬於個人使用的電子設備(如便攜電腦等)用無線技術連接起來的網路,因此也常稱為無線個人區域網WPAN,其范圍大約在10m左右。
二、按傳輸介質分類
1.有線網:採用同軸電纜和雙絞線來連接的計算機網路
同軸電纜網是常見的一種連網方式。它比較經濟,安裝較為便利,傳輸率和抗干擾能力一般,傳輸距離較短。
雙絞線網是目前最常見的連網方式。它價格便宜,安裝方便,但易受干擾,傳輸率較低,傳輸距離比同軸電纜要短。
2.光纖網:光纖網也是有線網的一種,但由於其特殊性而單獨列出,光纖網採用光導纖維作傳輸介質。光纖傳輸距離長,傳輸率高,可達數千兆bps,抗干擾性強,不會受到電子監聽設備的監聽,是高安全性網路的理想選擇。不過由於其價格較高,且需要高水平的安裝技術,所以現在尚未普及。
3.無線網:採用空氣作傳輸介質,用電磁波作為載體來傳輸數據,目前無線網聯網費用較高,還不太普及。但由於聯網方式靈活方便,是一種很有前途的連網方式。
區域網常採用單一的傳輸介質,而城域網和廣域網採用多種傳輸介質。
三、按網路的拓撲結構分類網路的拓撲結構是指網路中通信線路和站點(計算機或設備)的幾何排列形式。
1.星型網路:各站點通過點到點的鏈路與中心站相連。特點是很容易在網路中增加新的站點,數據的安全性和優先順序容易控制,易實現網路監控,但中心節點的故障會引起整個網路癱瘓。
2.環形網路:各站點通過通信介質連成一個封閉的環形。環形網容易安裝和監控,但容量有限,網路建成後,難以增加新的站點。
3.匯流排型網路:網路中所有的站點共享一條數據通道。匯流排型網路安裝簡單方便,需要鋪設的電纜最短,成本低,某個站點的故障一般不會影響整個網路。但介質的故障會導致網路癱瘓,匯流排網安全性低,監控比較困難,增加新站點也不如星型網容易。
樹型網、簇星型網、網狀網等其他類型拓撲結構的網路都是以上述三種拓撲結構為基礎的。
四、按通信方式分類
1.點對點傳輸網路:數據以點到點的方式在計算機或通信設備中傳輸。星型網、環形網採用這種傳輸方式。
2.廣播式傳輸網路:數據在共用介質中傳輸。無線網和匯流排型網路屬於這種類型。
五、按網路使用的目的分類
1.共享資源網:使用者可共享網路中的各種資源,如文件、掃描儀、繪圖儀、列印機以及各種服務。internet網是典型的共享資源網。
2.數據處理網:用於處理數據的網路,例如科學計算網路、企業經營管理用網路。
3.數據傳輸網:用來收集、交換、傳輸數據的網路,如情報檢索網路等。
目前網路使用目的都不是唯一的。
六、按服務方式分類
1.客戶機/伺服器網路:伺服器是指專門提供服務的高性能計算機或專用設備,客戶機是用戶計算機。這是客戶機向伺服器發出請求並獲得服務的一種網路形式,多台客戶機可以共享伺服器提供的各種資源。這是最常用、最重要的一種網路類型。不僅適合於同類計算機聯網,也適合於不同類型的計算機聯網,如pc機、mac機的混合聯網。這種網路安全性容易得到保證,計算機的許可權、優先順序易於控制,監控容易實現,網路管理能夠規范化。網路性能在很大程度上取決於伺服器的性能和客戶機的數量。目前針對這類網路有很多優化性能的伺服器稱為專用伺服器。銀行、證券公司都採用這種類型的網路。
2.對等網:對等網不要求文件伺服器,每台客戶機都可以與其他每台客戶機對話,共享彼此的信息資源和硬體資源,組網的計算機一般類型相同。這種網路方式靈活方便,但是較難實現集中管理與監控,安全性也低,較適合於部門內部協同工作的小型網路。
七、其他分類方法
如按信息傳輸模式的特點來分類的atm網,網內數據採用非同步傳輸模式,數據以53位元組單元進行傳輸,提供高達1.2gbps的傳輸率,有預測網路延時的能力。可以傳輸語音、視頻等實時信息,是最有發展前途的網路類型之一。
另外還有一些非正規的分類方法:如企業網、校園網,根據名稱便可理。

『叄』 請問路由器的頻段帶寬20MHz/40MHz具體怎麼解釋高手請進,求解!

路由器的頻段帶寬20MHz和40MHz主要指的是無線信號傳輸時使用的頻道寬度。這一設置對無線網路的傳輸速率、信號穩定性和覆蓋范圍有直接影響。以下是具體解釋:

在選擇頻段帶寬時,需要考慮實際的應用需求和環境條件。例如,在小型家庭環境中,20MHz頻段帶寬可能更為合適,因為它能提供更好的信號覆蓋和穩定性;而在需要高速數據傳輸的辦公室環境中,40MHz頻段帶寬可能更為適合。因此,在配置路由器時,用戶應根據自己的網路需求和使用環境來做出合理的選擇。

『肆』 帶寬,基帶,寬頻

在通訊和網路領域,帶寬的含義與上述定義有所區別,它是指網路信號可使用的最高頻率與最低頻率之差,即所謂的「頻帶的寬度」。帶寬決定了網路信號的傳輸能力,因此也被稱為「信道帶寬」。在100M乙太網等銅介質布線系統中,雙絞線的信道帶寬通常用兆赫茲(MHz)為單位,表示在信噪比恆定的情況下允許的信道頻率范圍。帶寬與數據傳輸能力之間存在一個穩定的基本關系,帶寬越高,數據傳輸可利用的資源越多,因而能達到越高的速度。

為了更好地理解帶寬的概念,我們可以將其比作高速公路。在高速公路上,所能承受的最大交通流量相當於網路的數據運輸能力,這條高速路允許形成的寬度則相當於網路的帶寬。帶寬越高,數據傳輸可利用的資源就越多,因而能達到越高的速度。除此之外,我們還可以通過改善信號質量和消除瓶頸效應實現更高的傳輸速度。

基帶傳輸是計算機或終端產生的數字信號的一種傳輸方式,這種未經調制的信號所佔用的頻率范圍稱為基本頻帶(從直流起可高到數百千赫,甚至若干兆赫),簡稱基帶。這種數字信號被稱為基帶信號。例如,在有線信道中,直接用電傳打字機進行通信時傳輸的信號就是基帶信號。而傳送數據時,以原封不動的形式,將基帶信號送入線路,稱為基帶傳輸。基帶傳輸不需要數據機,設備費用較低,適合短距離的數據傳輸,比如一個企業、工廠,就可以採用這種方式將大量終端連接到主計算機。在區域網中,基帶同軸電纜通常被用作傳輸介質。

然而,對於長途線路而言,基帶傳輸方式存在局限性。長途線路無法傳送近似於0的分量,因此在計算機遠程通信中,直接傳輸原始的電脈沖信號(即基帶信號)是無法實現的。因此,需要採用頻帶傳輸。頻帶傳輸通過將基帶脈沖對載波波形的某些參量進行控制,使這些參量隨基帶脈沖變化,從而實現調制。經過調制的信號稱為已調信號,通過線路傳輸到接收端後,經過解調恢復為原始基帶脈沖。頻帶傳輸不僅克服了長途電話線路不能直接傳輸基帶信號的缺點,而且能實現多路復用的目的,從而提高了通信線路的利用率。

雖然頻帶傳輸在發送端和接收端都要設置數據機,但其優點在於能夠實現多路復用,提高通信線路的利用率。相較於基帶傳輸,頻帶傳輸更適用於長途通信場景,能夠克服基帶傳輸方式的局限性。

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