Duvido que consiga cobrir todas as suas perguntas, mas tentarei:
Bem, e se eu estiver usando um sinal de frequência fixa? Fupper e Flower teriam o mesmo valor, certo? Então isso significa B = 0? Portanto, um sinal de frequência fixa não pode transportar nenhum dado? Então o que estou perdendo?
Um único sinal de frequência seria um tom contínuo. Sua amplitude nunca mudaria. Isso continuaria repetidamente para sempre. Como tal, não transmitiria nenhuma informação.
Quando você começa a modular sua operadora, o espectro do seu sinal não é mais uma frequência única. De acordo com a fórmula de modulação de amplitude, o espectro do sinal modulado é a convolução da portadora (uma frequência única) e o sinal de modulação (normalmente, contendo energia em alguma banda de cerca de 0 Hz).
Portanto, o sinal de saída modulado contém energia em uma banda em torno da portadora, não apenas na frequência única (portadora).
Sabemos que isso não é verdade, o rádio AM faz isso.
Cada estação AM fornece energia não apenas na frequência portadora, mas em uma banda em torno dessa frequência. Uma transmissão de rádio AM não é um exemplo de sinal de frequência única.
É óbvio que eu posso formar mais bits em 2,4 * 10 ^ 9 ciclos / segundo do que em apenas 1 / s.
Certamente você poderia. No entanto, se você simplesmente modulasse sua operadora de 2,4 GHz com um sinal de informação de 2,4 GHz, a largura de banda do sinal resultante seria de quase 2,4 GHz. A energia no sinal seria espalhada de 1,2 a 3,6 GHz.
Existe uma maneira de contornar isso embora ...
E as diferenças fracionárias? As formas de onda são de natureza analógica, portanto, podemos ter um sinal de 1 Hz e um sinal de 1,5 Hz. Da mesma forma na faixa de alta frequência. Diga 2,4 GHz menos 0,5 Hz. Há uma quantidade infinita de espaço entre 1 e 1,5. Não era possível 1Hz e 1.001Hz servir como dois canais separados?
Eles podem, mas apenas trocando o termo SNR na fórmula de Shannon-Hartley pelo termo de largura de banda. Ou seja, a fórmula mostra que existem duas maneiras de aumentar a capacidade do sinal: Aumente a largura de banda ou a relação sinal / ruído.
Portanto, se você tiver uma relação sinal / ruído infinitamente alta, poderá usar 0,001 Hz de largura de banda para transportar quantas informações quiser.
Mas, na prática, a função de log em torno do SNR significa que há retornos decrescentes para aumentar o SNR. Além de um certo ponto, grandes aumentos no SNR fornecem pouca melhoria na capacidade do canal.
Duas maneiras típicas de usá-lo:
Na codificação AM multinível, em vez de apenas enviar a transportadora ou não enviá-la em um intervalo de bits, você pode ter 4 níveis de amplitude diferentes que podem ser enviados. Isso permite que dois bits de informação sejam codificados em cada intervalo de bits e aumenta os bits por Hz em um fator de dois. Mas requer um SNR mais alto para poder distinguir consistentemente entre os diferentes níveis.
Na transmissão de rádio FM, a largura de banda do sinal de transmissão é mais ampla que o sinal de áudio sendo transmitido. Isso permite que o sinal seja recebido com precisão, mesmo em condições SNR baixas.
Não era possível 1Hz e 1.001Hz servir como dois canais separados? Em termos de praticidade, percebo que isso seria difícil, quase impossível de medir essa diferença com a eletrônica moderna
De fato, é muito fácil distinguir 1 Hz de 1.001 Hz com a eletrônica moderna. Você só precisa medir o sinal por alguns milhares de segundos e contar o número de ciclos.
Então, nesse sentido, não deveria haver uma quantidade infinita de largura de banda entre duas frequências?
Não. Entre 1,00 Hz e 1,01 Hz, há exatamente 0,01 Hz de largura de banda. Ele não precisa ser contado em números inteiros de Hertz, mas há apenas a largura de banda entre duas frequências quanto a diferença entre essas frequências.
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Pelo que você está dizendo, o B na equação de Shannon não tem nada a ver com a frequência da portadora? Isso é apenas largura de banda de modulação?
Essencialmente sim. B é a largura de banda ou a faixa de frequências sobre as quais o espectro de sinal possui energia.
Você pode usar uma banda de 1 MHz em torno de 10 MHz ou uma banda de 1 MHz em torno de 30 GHz, e a capacidade do canal seria a mesma (considerando o mesmo SNR).
No entanto, nos casos mais simples, como AM de banda lateral dupla, a operadora tende a ficar no meio da banda do sinal. Portanto, se você tiver uma operadora de 1 kHz, com AM de banda lateral dupla, poderá esperar usar a largura de banda de 0 a 2 kHz.
A banda lateral única obviamente não segue esta regra.
Um sinal de informação que mede 2,4 GHz, o que isso significa?
Quero dizer que o espectro contém energia através de uma banda de 2,4 GHz.
Se você tivesse um filtro de banda estreita e um detector de potência de RF, era possível detectar energia no sinal em qualquer frequência dentro da banda.
você está falando sobre a onda transportadora agora?
Não. A operadora é uma frequência única. O sinal completo contém energia através de uma banda de frequências ao redor da operadora. (Novamente, a banda lateral única empurra todo o sinal para um lado da operadora; também, a portadora suprimida AM elimina a maior parte da energia na frequência da operadora)
Como N-> 0, C se aproximará do infinito. Então, em teoria, uma quantidade infinita de dados pode ser codificada em uma única onda?
Em princípio, sim, variando (por exemplo) a amplitude em passos infinitamente pequenos e infinitamente devagar.
Na prática, o termo SNR tem essa função de log ao seu redor, portanto, há retornos decrescentes para aumentar o SNR e também existem razões físicas fundamentais para que o ruído nunca chegue a 0.