Bandbreite Berechnen?
Wie viel Mbit/s pro MHz?
Wie viel Mbit gehen bei 1 MHz Bandbreite pro Sekunde durch
2 Antworten
Das kommt auf die verwendete Modulationsart an.
Genauer gesagt ist das eben die Größe der sogenannten Spektralen Effizienz aus der Nachrichtentechnik.
Es gibt jede Menge verschiedene Modulationsarten, FM und AM sind die klassischen Analogen, bei den Digitalen gibts zB FSK, GFSK, MSK, PSK, QAM usw.
Das effektivste bezogen auf die Spektrale Effizienz ist eigentlich eine QAM mit Graykodierung und einer guten FEC zB eine Kombination aus Turboencoder und Viterbi Decoder, damit kommt man schon sehr nahe an das theoretische Optimum im Normalfall drann.
Das absolute Maximum der Datenrate bei Rauschfreiem Kanal ist mit R = 2B festgelegt. Sogenannte Nyquist Bandbreite.
Das bedeutet über so einen Kanal bekommt man im Rauschfreien Zustand bei 1MHz Bandbreite 1Mbaud drüber in Bandpasslage und 2Mbaud pro MHz in Basisbandlage.
Wenn man mit dem Shannon Theorem geht ergibt sich die absolut Maximal Erreichbare Bitrate in einem mit Rauschen behafteten Kanal zu R = B*log2(1+SNR) das ist das sogenannte Shannon Hartley Theorem.
Wenn wir aber jetzt von einem Bandpasssignal in einem Rauschfreiem Kanal ausgehen dann wäre zB mit einer QAM eben 1Baud/Hz verfügbar.
1 Baud ist dabei ein sogenanntes Symbol und je nach Modulation kann so ein Symbol mehrere Bits ausdrücken.
Bei einer 4-QAM ist ein Baud = 2Bit als bei 1MHz Bandbreite bekommen wir 2Mbit/s drüber.
Am selben Kannal mit einer 256-QAM ist ein Baud = log2(256) = 8Bit also bekommen wir über den selben Kanal 8Mbit/s drüber.
Zum einen ist man hier nach oben aber immer über das Shannon Theorem begrenzt und je nach Fehlerkorrektur kommt man nicht mal nahe an das Shannon Theorem heran, also eine 256-QAM ist nur bei relativ hohen Signalstärken überhaupt Sinnvoll.
Also ist 256 QAM das effizienteste 1 MHz = 8 Mbit. Ist das nun schwerer zu bauen oder wie?
Man kann die Anzahl der Symbole in der QAM immer weiter steigern, also eine QAM 1024 würde über den 1MHz Kanal 10Mbit/s drüber bekommen.
Das Problem ist aber, dass man durch das Shannon Limit begrenzt ist, über dieses kann man nicht drüber gehen und das Shannon Limit ist eine direkte Funktion aus dem SNR und der Bandbreite. Das bedeutet um mehr Daten über den Kanal drüber zu bekommen muss man entweder die Bandbreite vergrößeren oder die Signalstärke Exponentiell ansteigen lassen und beides ist natürlich begrenzt.
Ist das nun schwerer zu bauen oder wie?
Jein es ist Rechenaufwändiger als eine FSK aber so gut wie alle Funkstandards die einen hohen Durchsatz benötigen verwenden eine QAM, also die ist nichts ungewöhnliches.
Mit zunehmenber Zeichenzahl steigt aber die Bitfehlerwahrscheinlichkeit. Also eine QAM 256 ist bei der selben Signalstärke viel Störungsanfälliger als eine QAM 4 weswegen man hier einen Tradeoff zwischen notwendigen Rauschabstand, Bitfehlerrate und Datenübertragungsrate machen muss.
Eine QAM 256 ist daher für viele Funkkanäle einfach zu Fehleranfällig, oder kann schon alleine aufgrund des Shannon Limits nicht mehr genutzt werden, wesewegen die meistens weniger Symbole verwenden, also typisch sind zB eine QAM 4, QAM 8, QAM 16, QAM 32 und QAM 64.
Die Zahl hinter der QAM muss zwar nicht immer eine 2er Potenz sein, aber oft macht mans so weil dann eben pro Symbol eine ganze Zahl von Bit übertragen werden können.
Mein Gedanke ist es über ein PMR (446 MHz) Funkgerät ein Video Stream mit Kamera drüber laufen zu lassen. Ich weiß dieser Funk ist eigentlich auf einer Bandbreite von 6,25 kHz begrenzt aber einfach nur Theoretisch Mal 1 MHz Bandbreite. Mit dem QAM 256 könnte man ja dann 8 Mbits übertragen was locker für ein Video Stream zwischen den beiden Funkgeräten reicht. Also einfach Funkgerät mit Kamera
Mein Gedanke ist es über ein PMR (446 MHz) Funkgerät ein Video Stream mit Kamera drüber laufen zu lassen.
Die gängigen PMR Geräte können maximal Audio übertragen da schafft schon der Eingangs und Ausgangsverstärker vermutlich nicht mehr als 15kHz Maximalfrequenz.
Ich weiß dieser Funk ist eigentlich auf einer Bandbreite von 6,25 kHz begrenzt aber einfach nur Theoretisch Mal 1 MHz Bandbreite.
Das ist richtig, aber es geht auch theoretisch nicht dass du den Kanal auf 1MHz Bandbreite erweiterst. PMR Funkgeräte die als solches zugelassen sind müssen diese Bandbreite einhalten die kannst du nicht erhöhen.
Mit dem QAM 256 könnte man ja dann 8 Mbits übertragen was locker für ein Video Stream zwischen den beiden Funkgeräten reicht.
Das ist richtig, die Frage ist eben nur ob du den Notwendigen Signal Rauschabstand erreichst.
Wenn wir jetzt mal vom Shannon Optimum ausgehen brauchst du bei 1MHz für 8Mbit/s ein SNR von 255 bzw 24dB. Das ist schon recht viel für eine Funkübertragung, also da wirst du dann eben keine Reichweite mehr haben.
Da du das Shannon Optimum nicht erreichen kannst, kommts auf deine Implementierung an, aber bei 24dB SNR wirst du Schätzungsweise auf 6Mbit/s Nettodatenrate kommen.
Was schneller als ein normaler Stream ist wäre das hier (bekommst du auch über einen Sprachkanal drüber)
https://de.wikipedia.org/wiki/Slow_Scan_Television
Allerdings mit geringerer Bildrate und schlechterer Auflösung.
Oh Gott soviel Begriffe SNR und Shannon, da muss ich Mal googeln aber danke dir
Naja das Problem ist, dass es wohl auch schwer werden wird dass du dir einen QAM Encoder bzw Decoder baust, die sind doch recht kompliziert aufgebaut. Es geht natürlich wenn man genug Ahnung davon hat, aber die sind natürlich weitaus komplizierter als die typischen Dekoder, weswegen man die im Amateurfunkbereich auch sehr selten sieht.
Wenn du das Ding aber über ein PMR sendest bist du ohnehin wieder auf einem Anlogen Signal mit einer FM Modulation unterwegs. Wenn du jetzt QAM über FM schickst hat das relativ wenig Vorteil gegenüber einer wesentlich einfacheren GFSK. Der Dienst APRS nutzt zB eben genau so eine AFSK.
Das Problem solcher doppel Modulationen ist eben, dass sie die Effizienz sehr weit nach unten Drücken. Also entweder du sendest direkt QAM oder du bekommst dadurch keinen Vorteil.
Für FM gilt hier die sogenannte Carson Formel:
https://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzmodulation#Kenngr.C3.B6.C3.9Fen_der_Frequenzmodulation
Da verlierst du schon alleine durch den Faktor 2 darin eben wiederum die Hälfte deiner Datenrate, allerdings ohne einen wirklichen Vorteil beim SNR.
Das hängt theoretisch vom Signal-Rausch-Abstand ab, siehe Shannon Kanalkapazität...
Natürlich spielt auch die verwendete Modulation/Kodierung eine Rolle. Bei binärer Kodierung 1Mbit/s. Bei anderen Verfahren deutlich mehr.
Ich hab keine Ahnung von dem Thema es interessiert mich einfach nur. Welche Codierungen gibt es denn noch die mehr Mbits bringen?
Ich hab keine Ahnung von dem Thema. Welche Modularionsart gibt es denn bei dem Thema. Fm und Am sind ja analog