Bandbreite und Frequenz Abhängigkeit?
Ich hab eine Frage die unbedingt erklärt werden muss.
Gehen wir Mal von WLAN 2,4 GHz aus. Wir können eine Bandbreite von 20 oder 40 MHz angeben. Bei 40 MHz Bandbreite ist der Datendurchsatz doppelt so hoch. Auf dem Frequenzspektrum nimmt das auch doppelt soviel Platz weg.
Ich verstehe jetzt nicht was dann die Frequenz noch mir sagen soll. Klar 5 GHz ist schneller = niedrigere Latenz aber trotzdem ist es doch irgendwie schneller.
Im digitalen PMR Funk (446 MHz) beträgt die Bandbreite 6 oder 12,5 kHz keine Ahnung. Der Datendurchsatz ist bei wenigen kilobit.
Aber wenn ich bei PMR Funk (446) auch mit 40 MHz arbeite bin ich doch dann genauso schnell wie 2,4 GHz. Ich verstehe den Zusammenhang von Frequenz und Bandbreite nicht
6 Antworten
Weißt Du was das Baseband (Basisband) ist? Die Bandbreite eiens Kanals (z.B. 40 MHz) ist der Frequenzbereich, den das Signal einnimmt (auch im Basisband).
Würden jetzt zwei Signale das Basisband nutzen wollen, würden sie kollidieren, selbst wenn das eine z.B. 0-10MHz nutzt, das andere 0-40MHz.
Also nehmen wir das ganze und verschieben es, wir nutzen beispielsweise 200MHz-210MHz.
Nur ist das mit dem Verschieben nicht so einfach, deswegen nehmen wir eine Trägerfrequenz und modulieren das eigentliche Nutzsignal da drauf.
Und ja, bei einem Träger um 446MHz könnte man auch 20MHz oder 40MHz-Kanäle realisieren.
Gehen wir Mal von WLAN 2,4 GHz aus. Wir können eine Bandbreite von 20 oder 40 MHz angeben. Bei 40 MHz Bandbreite ist der Datendurchsatz doppelt so hoch.
Auf einem 40 MHz breiten Kanal ist die Datenrate sogar mehr als doppelt so hoch. Das liegt daran, dass es an den Rändern der Kanäle ungenutzte Bereiche gibt. Werden nun zwei 20-MHz-Kanäle zusammengelegt, können diese ungenutzten Bereiche teilweise genutzt werden.
Ich verstehe jetzt nicht was dann die Frequenz noch mir sagen soll. Klar 5 GHz ist schneller = niedrigere Latenz aber trotzdem ist es doch irgendwie schneller.
Nicht ganz. "Schneller" meint, dass höhere Datenraten möglich sind. Das kommt daher, dass im 2,4-GHz-Band häufig keine Kanalbündelung möglich ist. Zudem kann im 2,4-GHz-Band maximal auf 40 MHz gebündelt werden, bei 5 GHz sind auch 80-MHz-Kanäle, mitunter auch 160 MHz Kanalbandbreite möglich.
"Latenz" bedeutet Laufzeit. Die Laufzeit ist jedoch kaum abhängig von der Datenrate. Die Latenz im WLAN wird wesentlich von der Clientdichte beeinflusst. Je mehr Clients in der Funkzelle aktiv sind, größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Client auf Sendezeit warten muss. Zudem ist die Latenz abhängig von Störungen, weil dann ggf. Wiederholungssendungen erforderlich sind.
Aber wenn ich bei PMR Funk (446) auch mit 40 MHz arbeite bin ich doch dann genauso schnell wie 2,4 GHz. Ich verstehe den Zusammenhang von Frequenz und Bandbreite nicht
Die Bandbreite eines Kanals wird für eine Funktechnologie schlicht definiert. Es ist eine administrative Festlegung. Im PMR-Funk darf man gar nicht mit 20 MHz breiten Kanälen arbeiten. Zudem ist die Datenrate auch abhängig von der Modulation. Im WLAN kannst Du verschiedene Modulationsarten verwenden: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM, 1024-QAM. Dazu kommen noch unterschiedliche Symbolraten. Einen Überblick darüber bekommst Du auf http://mcsindex.com
Du sprichst häuft die sog. Trägerfrequenz an. Das ist quasi die "Verpackung" für Informationen. Wichtig ist aber der Inhalt.
Die nutzbare Bandbreite oder die Datenrate hängt nicht nur von der Trägerfrequenz ab.
Der Begriff Bandbreite ist zudem für zwei veschiedene Dinge verwendet: einmal eine Frequenz von A bis B, was noch aus der analogen Signaltechnik kommt, und insb. beim digitalen Datentransfer für die Anzahl Signalwechsel oder Bit pro Sekunde, was man ebenfalls in Hz angeben kann.
Es stimmt zwar grundsätzlich, dass mit höherer Trägerfrequenz auch die nutzbare Bandbreite und die theoretisch maximale Datenrate steigt.
Aber die effektive Datenrate hängt dann ab
- von der Kanalzuteilung
- von der Art der Information; bei digitalen Daten auch vom Protokoll
- von der Modulationsart
Du hast in deiner Frage einiges vermischt. Nur ein paar Beispiele zur Erläuterung:
- Bei Handy oder WLAN sind ja alle Sender auf fast der gleichen Frequenz. Sie können also längst nicht das ganze Band nutzen, das hier zugeteilt ist. JEder User bekommt einen Kanal.
- Bei vielen Diensten ist es so, dass die Bandbreite pro User sinkt, je mehr User ihn nutzen.
- Sprechfunkgeräte hingegen sind für Sprache gemacht. Und Sprache hat nun mal nur wenige KiloHertz Frequenzumfang (das was wir hören können), also muss hier auch nur wenig Bandbreite zur Verfügung gestellt werden. Genau wie beim Radio.
- Mit digitalen Modulationsarten bringt man viel mehr Daten über einen Kanal (Funk oder Kabel), als man sich früher mit der analogen Bandbreite jemals vorstellen konnte.
Die Menge an Daten, die übertragen werden kann, ist von der Bandbreite des Kanals abhängig. Wie du ja schon beschrieben hast.
Wenn ein Kanal die gleiche Bandbreite hat, dann ist auch die Übertragungsgeschwindigkeit gleich, unabhängig von der Frequenz, die genutzt wird. Aber welche Bandbreite in den verschiedenen Frequenzbänder zur Verfügung steht wird festgelegt, da die Anzahl der Kanäle eben nur begrenzt ist. Die Anzahl der Kanäle ist entscheidend, wieviel Nutzer das Band bedienen kann.
Und bei niedrigen Frequenzen wie bei den 446MHz kannst du eben keine 40MHz Bandbreite belegen, denn dann wären das die Frequenzen von 426-466MHz, die dieser Kanal dann belegen würde. Da liegen aber ganz andere Funkdienste.
Bei 2,4Ghz dagegen belegt ein 40MHZ Kanal eben nur die Frequenzen zwischen 2,380 und 2.420GHz. Es passen hier einfach mehr (breite) Kanäle in das Band.
Das nennt sich Filter. Diese lassen nur den bestimmten Bereich eines Frequenzbad durch, der dann decodiert, bzw. demoduliert werden kann.
Im Prinzip ein Hochpass und ein Tiefpass, die einen bestimmten Grenzwert haben, ab dem sie eine Frequenz durchlassen oder eben nicht.
Genaue Erklärung wäre hier zu umfangreich :)
So schwer ist das gar nicht zu verstehen, wenn man nämlich weiss, dass man nun einmal nicht alles darf, was man so könnte.
Bei PMR446 haben die Funkkanäle ein Raster (Abstand zueinander) von 12,5 oder 6,25 kHz. Das bedeutet: Funksignale dürfen nicht breiter als die die Kanalbandbreite sein, da sie ansonsten den Nachbarkanal stören. Zudem kann der Empfänger auch nicht mehr Bandbreite empfangen, als die verwendete Kanalbandbreite.
Sprich: Ein Signal mit 40 MHz Bandbreite könnte von einem PMR446 Empfänger gar nicht empfangen werden - mal ganz abgesehen davon, dass es rechtlich asbolut verboten ist, im PMR446 Bereich ein solches Frequenzspektrum zu belegen - denn:
40 MHz Bandbreite bedeuten bei PMR446 Kanal 1, dass das Signal von 426,00625 MHz bis 466,00625 MHz gesendet wird - also weit weit über den zulässigen Bereich hinaus.
Aus diesem Grunde sind Anwendungen mit einer solch hohen Bandbreite eben im Gigahertz-Bereich angesiedelt - denn dort stehen solch breiten Sende- und Empfangskanäle zur Verfügung.
... und das ist auch der Grund, warum auf 5 GHz höhere Geschwindigkeiten im WLAN erzielt werden können - es steht mehr Bandbreite zur Verfügung.
Übrigens: Wenn man "ausserhalb" eines genehmigten Kanals sendet erzeugt man bei anderen Nutzern Störungen, welche in der Regel recht heftig ausfallen. Wird in solch einem Fall die Bunesnetzagentur mit ihrem Funkstörungsmessdienst eingeschaltet, und diese dann feststellt, dass Dein Sender wesentlich mehr Bandbreite hat als er haben darf, dann wird es teuer: Man bezahlt den Messeinsatz, man muss alle Geräte sofort ausser Betrieb nehmen und man muss ggfs Schadenersatz leisten, wenn einem Unternehmen durch die Störungen Verluste entstanden sind.
Ja ich weiß das die BANetz dafür ein fertig macht, die Rücken eh nur selten aus. Ich hab mir ein eigenes Funk Relais gebaut :D
Mit welchen Bauteilen wird die Bandbreite bestimmt?