Спектральна ефективність

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

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[ред. | ред. код]

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[ред. | ред. код]

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

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 17 0.064
1G стільникова Модем AMPS 1983 0.0003[2] 0.030 0.001 N/A 0.142857 17[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 19 (13[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 19 (13[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 13 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 13 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 14 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 13 0.900
Wi-Fi IEEE 802.11n 2007 72.2 (short GI) 20 3.61 0.33333 13 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 13 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 15 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 15 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 15 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[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Sergio Benedetto and Ezio Biglieri (1999). Principles of Digital Transmission: With Wireless Applications. Springer. ISBN 0-306-45753-9. 
  2. C. T. Bhunia, Information Technology Network And Internet, New Age International, 2006, page 26.
  3. Lal Chand Godara, "Handbook of antennas in wireless communications", CRC Press, 2002, ISBN 0849301246, ISBN 9780849301247
  4. а б в г д е Anders Furuskär, Jonas Näslund and Håkan Olofsson (1999), "Edge—Enhanced data rates for GSM and TDMA/136 evolution", Ericsson Review no. 1
  5. KYOCERA's iBurst(TM) System Offers High Capacity, High Performance for the Broadband Era. 
  6. а б http://www.home.agilent.com/agilent/editorial.jspx?cc=IN&lc=eng&ckey=1905163&id=1905163
  7. http://www.extremetech.com/tag/lte-advanced