Mike ofereceu uma excelente resposta, mas não exatamente o que você estava perguntando.
A largura de banda , por definição, é uma faixa de frequências, medida em Hz.
Como você disse, o sinal __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾pode ser dividido (usando Fourier) em várias frequências. Digamos que nós o dividimos, e vimos que nosso sinal é composto principalmente de frequências de 1Mhz, 1.1Mhz, 1.2Mhz, 1.3Mhz ... até 2Mhz. Isso significa que nosso sinal tem uma largura de banda de 1Mhz .
Agora, queremos enviá-lo por um canal, como um fio de cobre ou uma fibra óptica. Então, primeiro, vamos falar um pouco sobre os canais.
Quando falamos em largura de banda em canais, na verdade falamos em largura de banda de banda passante, que descreve a faixa de frequências que um canal pode transportar com pouca distorção. Digamos que eu tenha um canal que só possa transmitir sinais cuja frequência esteja entre f1 e f2. Sua função de resposta em frequência (a reação do canal a sinais de diferentes frequências) pode ser algo como isto:
A largura de banda de um canal depende das propriedades físicas do canal, portanto, um fio de cobre terá uma largura de banda diferente de um canal sem fio e de uma fibra óptica. Aqui , por exemplo, está uma tabela da wikipedia, especificando as larguras de banda de diferentes cabos de par trançado.
Se o nosso exemplo de canal tiver uma largura de banda de 1 MHz, podemos usá-lo com bastante facilidade para enviar um sinal cuja largura de banda seja de 1 MHz ou menos. Sinais com uma largura de banda maior serão distorcidos ao passar, possivelmente tornando-os ininteligíveis.
Agora vamos voltar ao nosso exemplo de sinal __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾. Se realizássemos uma análise de Fourier, descobriríamos que aumentar a taxa de dados (tornando os bits mais curtos e mais próximos um do outro) aumenta a largura de banda do sinal . O aumento seria linear, portanto, um aumento de duas vezes na taxa de bits significa um aumento de duas vezes na largura de banda.
A relação exata entre taxa de bits e largura de banda depende dos dados enviados e da modulação usada (como NRZ , QAM , Manchseter e outros). A maneira clássica pela qual as pessoas desenham bits: __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾é a aparência do NRZ , mas outras técnicas de modulação codificam zeros e zeros em formas diferentes, afetando sua largura de banda.
Como a largura de banda exata de um sinal binário depende de vários fatores, é útil examinar o limite superior teórico para qualquer sinal de dados em um determinado canal. Esse limite superior é dado pelo teorema de Shannon – Hartley :
C é a capacidade do canal em bits por segundo;
B é a largura de banda do canal em hertz (largura de banda da banda passante no caso de um sinal modulado)
S é a potência média do sinal recebido sobre a largura de banda (no caso de um sinal modulado, geralmente designado C, ou seja, portadora modulada), medido em watts (ou volts ao quadrado)
N é a potência média de ruído ou interferência sobre a largura de banda, medida em watts (ou volts ao quadrado)
S / N é a relação sinal-ruído (SNR) ou a relação portadora-ruído (CNR) do sinal de comunicação para a interferência de ruído gaussiana expressa como uma razão de potência linear (não como decibéis logarítmicos).
Uma coisa importante a ser observada, porém, é que o teorema de Shannon-Hartley assume um tipo específico de ruído - ruído gaussiano branco aditivo . O limite superior será mais baixo para outros tipos de ruído mais complexos.
