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.

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)
Сервіс	Стандарт	Рік запуску		Смуга пропускання B на носій (МГц)	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

Примітки

↑ 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.
↑ C. T. Bhunia, Information Technology Network And Internet [Архівовано 8 липня 2014 у Wayback Machine.], New Age International, 2006, page 26.
↑ 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.
↑ ^а ^б ^в ^г ^д ^е 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
↑ 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.]
↑ ^а ^б Архівована копія. Архів оригіналу за 7 липня 2014. Процитовано 24 січня 2016.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
↑ Архівована копія. Архів оригіналу за 21 січня 2016. Процитовано 24 січня 2016.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)

[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.

[furuskär-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 [Архівовано 4 березня 2016 у Wayback Machine.]", Ericsson Review no. 1

[spectral-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.]

[agilent-6] а ^б Архівована копія. Архів оригіналу за 7 липня 2014. Процитовано 24 січня 2016.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)

[7] Архівована копія. Архів оригіналу за 21 січня 2016. Процитовано 24 січня 2016.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]