Майк запропонував чудову відповідь, але не точно на те, що ви запитували.
Пропускна здатність , за визначенням, - це діапазон частот, вимірюваний у Гц.
Як ви вже говорили, сигнал __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾може бути розбитий (використовуючи Фур'є) на купу частот. Скажімо, ми розбили його і побачили, що наш сигнал (в основному) складається з частот 1 МГц, 1,1 МГц, 1,2 МГц, 1,3 МГц ... до 2 МГц. Це означає, що наш сигнал має пропускну здатність 1 МГц .
Тепер ми хочемо надіслати його через канал, наприклад, мідний дріт або оптичне волокно. Тому спочатку поговоримо трохи про канали.
Коли ми говоримо про пропускну здатність каналів, ми фактично говоримо про пропускну здатність смуги пропускання, яка описує діапазон частот, які канал може переносити з невеликими спотвореннями. Скажіть, у мене є канал, який може передавати лише сигнали, частота яких знаходиться між f1 і f2. Його частотна характеристика (реакція каналу на сигнали різної частоти) може бути приблизно такою:
Пропускна здатність каналу залежить від фізичних властивостей каналу, тому мідний дріт матиме різну пропускну здатність від бездротового каналу та від оптичного волокна. Ось , наприклад, таблиця з вікіпедії, яка вказує пропускну здатність різних кабелів із крученою парою.
Якщо наш прикладний канал має пропускну здатність 1 МГц, то ми можемо досить легко використовувати його для надсилання сигналу, пропускна здатність якого становить 1 МГц або менше. Сигнали з більш широкою пропускною здатністю будуть спотворені при проходженні через, можливо, роблячи їх нерозбірливими.
Тепер повернемося до нашого прикладу сигналу __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾. Якби ми виконували на ньому аналіз Фур'є, ми виявили б, що збільшення швидкості передачі даних (скорочення бітів і ближче один до одного) збільшує пропускну здатність сигналу . Збільшення було б лінійним, тому дворазове збільшення швидкості бітів означатиме двократне збільшення пропускної здатності.
Точне співвідношення між швидкістю передачі бітів та пропускною здатністю залежить від даних, що надсилаються, а також від використовуваної модуляції (наприклад, NRZ , QAM , Manchseter та інших). Класичний спосіб, коли люди малюють біти: __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾це, як виглядає NRZ , але інші методи модуляції кодують нулі та ті, що мають різні форми, впливаючи на їх пропускну здатність.
Оскільки точна пропускна здатність бінарного сигналу залежить від кількох факторів, корисно розглянути теоретичну верхню межу для будь-якого сигналу даних по даному каналу. Ця верхня межа задана теоремою Шеннона – Хартлі :
C - ємність каналу в бітах на секунду;
B - пропускна здатність каналу в герцах (пропускна здатність смуги частот у випадку модульованого сигналу)
S - середня потужність прийнятого сигналу над пропускною здатністю (у разі модульованого сигналу, який часто позначається С, тобто модульований носій), вимірюється у ватах (або вольтах у квадраті)
N - середня потужність шуму або перешкод на смузі пропускання, виміряна у ватах (або вольтах у квадраті)
S / N - відношення сигнал / шум (SNR) або співвідношення сигнал-шум (CNR) сигналу зв'язку до гауссових перешкод, виражене як лінійне відношення потужності (не як логарифмічні децибели).
Однак важливо відзначити, що теорема Шеннона-Хартлі передбачає специфічний тип шуму - добавка білого гауссового шуму . Верхня межа буде нижньою для інших, більш складних, типів шуму.
