Спектральна ефективність

Спектральна ефективність, ефективність використання спектра або пропускна ефективність - це швидкість передачі інформації, яку можна досягти при передаванні через дану смугу пропускання в конкретній системі зв'язку. Є мірою того, наскільки ефективно обмежений спектр частот використовується протоколом фізичного рівня.

Спектральна ефективність зв'язку

Спектральна ефективність зв'язку для цифрової системи зв'язку виміряється в Біт/сек./Гц^[1] або, більш рідко, в (біт/сек)/Гц. Це питомий бітрейт (швидкість передачі корисної інформація за винятком кодів корекції помилок) або максимальна пропускна здатність, розділена на ширину смуги пропускання в герцах каналу зв'язку або каналу даних. Крім того, іншим способом спектральна ефективність може вимірюватися в біт/символ. Це означає що питомий бітрейт ділиться на частоту передачі символів (частоту модуляції) або частоту передачі коду початку рядка.0.14 to 0.28

Ефективність модуляції задається в біт/сек це бітова швидкість (включаючи будь-які коди корекції помилок) розділена на широту смуги пропускання.

Приклад 1: техніка передавання з використанням смуги пропускання в один кілогерц для передачі 1,000 біт на секунду має ефективність модуляції в 1 (біт/сек)/Гц.

Приклад 2: Модем V.92 для телефонних мереж може передавати вихідний потік в 48,000 біт/сек і вхідний потік в 56,000 біт/сек через аналогову телефонну мережу. Завдяки фільтрації на телефонній станції, діапазон частот обмежено від 300 герц до 3,400 герц, що відповідає широті смуги пропусканні в 3,400 − 300 = 3,100 герц. Спектральна ефективність або ефективність модуляції в такому випадку дорівнює 56,000/3,100 = 18.1 (біт/сек)/Гц для вхідного потоку, і 48,000/3,100 = 15.5 (біт/сек)/Гц для вихідного.

Таблиця порівняння

Приклад значень чисельної спектральної ефективності деяких загальних систем зв’язку в таблиці.

п о р Спектральна ефективність загальних систем зв'язку.

Сервіс Стандарт Рік запуску Макс. бітова швидкість R на носій на один окремий потік (Мбіт/сек) Смуга пропускання B на носій (МГц) Макс. спектральна ефективність зв'язку R/B ((біт/сек)/Гц) Типова [[Стільниковий зв'язок|коефіцієнт повторного використання] 1/K Спектральна ефективність системи (R/B)/K ((біт/сек)/Гц на сайт) SISO MIMO 1G стільникова Модем NMT 450 1981 0.0012 0.025 0.45 N/A 0.142857 1⁄7 0.064 1G стільникова Модем AMPS 1983 0.0003[2] 0.030 0.001 N/A 0.142857 1⁄7[3] 0.0015 2G стільникова GSM 1991 0.104 0.013 × 8 часових інтервалів = 0.104 0.200 0.2 0.52 N/A 0.1111111 1⁄9 (1⁄3[4] in 1999) 0.17000 0.17[4] (в 1999) 2G стільникова D-AMPS 1991 0.039 0.013 × 3 часових інтервалів = 0.039 0.030 1.3 N/A 0.1111111 1⁄9 (1⁄3[4] in 1999) 0.45 0.45[4] (в 1999) 2.75G cellular CDMA2000 1× voice 2000 0.0096 0.0096 на телефонний дзвінок × 22 дзвінки 1.2288 0.0078 на дзвінок N/A 1 0.172 (при повному завантаженні) 2.75G стільникова GSM + EDGE 2003 0.384 (тип. 0.20) 0.2 1.92 (тип. 1.00) N/A 0.33333 1⁄3 0.33[4] 2.75G стільникова IS-136HS + EDGE 0.384 (тип. 0.27) 0.200 1.92 (тип. 1.35) N/A 0.33333 1⁄3 0.45[4] 3G стільникова WCDMA FDD 2001 0.384 5 0.077 N/A 1 0.51 3G стільникова CDMA2000 1x PD 2002 0.153 1.2288 0.125 N/A 1 0.1720 (fully loaded) 3G стільникова CDMA2000 1×EV-DO Rev.A 2002 3.072 1.2288 2.5 N/A 1 1.3 ФіксованийWiMAX IEEE 802.16d 2004 96 20 4.8 0.25 1⁄4 1.2 3.5G стільникова HSDPA 2007 21.1 5 4.22 1 4.22 4G MBWA iBurst HC-SDMA 2005 3.9 0.625 7.23 [5] 1 7.23 4G стільникова LTE 2009 81.6 20 4.08 16.32 (4x4) [6] 1 16.32 4G стільникова LTE-Advanced 2013[7] 75 20 3.75 30.00 (8x8) [6] 1 30 Wi-Fi IEEE 802.11a/g 2003 54 20 2.7 0.33333 1⁄3 0.900 Wi-Fi IEEE 802.11n 2007 72.2 (short GI) 20 3.61 0.33333 1⁄3 1.2 Wi-Fi IEEE 802.11ac 2012 433.3 (short GI) 80 5.42 WiGig IEEE 802.11ad 2013 6756 2160 3 0.33333 1⁄3 1 TETRA ETSI 1998 0.036 4 часові інтервали = 0.036 0.025 1.44 N/A Цифрове радіо DAB 1995 0.576 - 1.152 1.712 0.34 - 0.67 N/A 0.200 1⁄5 0.08 - 0.17 Цифрове радіо DAB з SFN 1995 0.576 - 1.152 1.712 0.34 - 0.67 N/A 1 0.34 - 0.67 Цифрове TV DVB-T 1997 31.67 (тип. 22.0) 8 4.0 (тип. 2.8) N/A 0.200 1⁄5 0.55 Цифрове TV DVB-T із SFN 1996 31.67 (тип. 22.0) 8 4.0 (тип. 2.8) N/A 1 4.0 (тип. 2.8) Цифрове TV DVB-H 2007 5.5 - 11 8 0.68 - 1.4 N/A 0.200 1⁄5 0.14 - 0.28 Цифрове TV DVB-H з SFN 2007 5.5 - 11 8 0.68 - 1.4 N/A 1 0.68 - 1.4 Цифрове кабельне TV DVB-C 256-QAM режим 38 6 6.33 N/A N/A N/A DSL модем ADSL2 downlink 12 0.962 12.47 N/A N/A N/A DSL модем ADSL2+ downlink 28 2.109 13.59 N/A N/A N/A Телефонний модем V.92 downlink 1999 0.056 0.004 14.0 N/A N/A N/A

N/A - означає не застосовується.

Див. також

• Бод
• Пропускна спроможність каналу

Примітки

1. Sergio Benedetto and Ezio Biglieri (1999). Principles of Digital Transmission: With Wireless Applications. Springer. ISBN 0-306-45753-9. Архів оригіналу за 28 квітня 2021. Процитовано 29 березня 2022.
2. C. T. Bhunia, Information Technology Network And Internet [Архівовано 8 липня 2014 у Wayback Machine.], New Age International, 2006, page 26.
3. Lal Chand Godara, "Handbook of antennas in wireless communications", CRC Press, 2002, ISBN 0849301246, ISBN 9780849301247. Архів оригіналу за 3 травня 2015. Процитовано 24 січня 2016.
4. Anders Furuskär, Jonas Näslund and Håkan Olofsson (1999), "Edge—Enhanced data rates for GSM and TDMA/136 evolution [Архівовано 4 березня 2016 у Wayback Machine.]", Ericsson Review no. 1
5. KYOCERA's iBurst(TM) System Offers High Capacity, High Performance for the Broadband Era. Архів оригіналу за 3 грудня 2010. Процитовано 24 січня 2016. [Архівовано 3 грудня 2010 у Wayback Machine.]
6. Архівована копія. Архів оригіналу за 7 липня 2014. Процитовано 24 січня 2016.
7. Архівована копія. Архів оригіналу за 21 січня 2016. Процитовано 24 січня 2016.