Hallo, warum man bei digitaler Datenübermittlung z.B. per GSM oder UMTS von Bandbreite spricht? Vielleicht habe ich aber auch Probleme mit dem Begriff... Danke
Essah schrieb: > Vielleicht habe ich aber auch Probleme mit dem Begriff... Das scheint so. Wenn die Daten übertragen werden, ändert sich nun mal etwas am Signal. Und Änderung bedeutet immer Bandbreite. Damit die Daten ausreichend heil empfangen werden können, braucht man noch SNR und Symbolabstand.
Ich würde sagen am Signal ändert sich die Amplitde ( Rauschen, Dämpfung )... Änderung bedeutet immer Bandbreite-> Wie soll man das denn verstehen?
Essah schrieb: > Ich würde sagen am Signal ändert sich die Amplitde Das gesendete Signal enthält Änderungen von Amplitude, Frequenz sowie Phase. Das hängt im Detail von der Modulationsart ab. Und dann muss das Signal vom Sender über die Übertragungsstrecke zum Empfänger. Da kommen dann Rauschen bzw. SNR, Dämpfung, Mehrwegausbreitung und sonstige Ärgernisse ins Spiel.
Obacht - die bisherigen Antworten beziehen sich auf HF- und Analogtechnik. Digital verstanden ist die Bandbreite einfach nur die Datenrate. Daher ist die Frage etwas zweideutig formuliert.
Ok. Die Datenrate entspricht dann der Frequenz mit der das Binärsignal übertragen wird? ( z.B. in KBit/s )
Essah schrieb: > Ok. Die Datenrate entspricht dann der Frequenz mit der das Binärsignal > übertragen wird? ( z.B. in KBit/s ) In kb/s ja. Bei der Frequenz... Der Fallstrick ist, dass man bei einer solchen Frage immer den Kontext genau wissen muss. So überträgt ein 56000er Modem zwar 56kb/s, hat also eine Datenrate (digitale Bandbreite) von 56kHz, aber eine analoge Bandbreite von grad mal gut 3kHz, denn mehr gibt das Telefonnetz nicht her. Gigabit Ethernet wiederum überträgt mit einem Schritttakt (Baud) von 125MHz. Das ist normalerweise nicht ganz so kompliziert - es sei denn man fragt in einem eher analog denkenden HF Forum nach der Bandbreite digitaler Übertragung. ;-)
Danke. Noch folgendes: Was sagt die Bandbreite denn dann über die Übertragung durch analoge Signale aus? Kann ich mit einer grossen Bandbreite mehr Information über einen Übertragungskanal schicken als mit einer kleineren?
Essah schrieb: > Noch folgendes: Was sagt die Bandbreite denn dann über die Übertragung > durch analoge Signale aus? Kann ich mit einer grossen Bandbreite mehr > Information über einen Übertragungskanal schicken als mit einer > kleineren? Die maximal mögliche Datenrate steigt mit - der analogen Bandbreite, - dem Signal/Rausch-Abstand des Übertragungskanals.
>Ok. Die Datenrate entspricht dann der Frequenz mit der das Binärsignal >übertragen wird? ( z.B. in KBit/s ) Nicht immer. Die Details können je nach Modulationsart und Kodierung sehr verwickelt sein. Leider gibt es keine pauschale Antwort auf diese Frage. Du kannst Dir aber mal überlegen, was es heisst einfach einen Sinuston zu übertragen. Hat er 1kHZ, dann brauchst Du auch 1kHz Bandbreite. Als nächstes schaltest Du den Sinuston ab und an, wie es etwa einem Bitmuster entsprechen würde. Sagen wir mal Du überträgst abwechselnd Nullen und Einsen. Anders als es vielleicht Deiner Intuition entsprecht hat das Signal dann eine grössere Bandbreite als 1kHz. Da dieses Verfahren einer Amplitudenmodulation entspricht, kannst Du entsprechende Wikipedia-Artikel nehmen um Deine Intuition weiterzuentwickeln. Aber ACHTUNG: Es kommt ein weiterer Fakt hinzu. Wie schnell schaltest Du das Signal ein und aus? Das entspricht der Frage mit welcher Frequenz eine Amplitudenmodulation erfolgt. Wieder ACHTUNG: Ein hartes Ab- und Einschalten entspricht dann einer Rechteckschwingung. Diese muss aus mehr Frequenzen zusammengesetzt sein, als ein reiner Sinus. Siehe "Fourieranalyse" und "Abtasttheorem". Das alles ist mehr als einen Abend Lektüre wert und hat es auch nötig.
>Kann ich mit einer grossen Bandbreite mehr Information über einen >Übertragungskanal schicken als mit einer kleineren? Ja.
Weiter oben wurde es schon erklärt: der Zusammenhang zwischen maximaler Datenrate, Bandbreite und S/N wurde schon vor über 50 Jahren u.a. im Shannon-Hartley-Gesetz beschrieben. Stichworte: Kanalkapazität, Shannon Einfach mal ein wenig Googlen. Oder ein E-Technik-Studium aufnehmen, da wird man bis zum abwinken mit gequält.
Hmm schrieb: > Du kannst Dir aber mal überlegen, was es heisst einfach einen Sinuston > zu übertragen. Hat er 1kHZ, dann brauchst Du auch 1kHz Bandbreite. Hat ein Sinus bzw. Sinuston nicht eine einzige z.B. 440 Hz Frequenz (oder 1kHz)? Inwiefern braucht man dann denn eine Bandbreite von 1kHZ wenn man doch nur 1 einzige Frequenz (idealisiert) übertragen will???
>Hat ein Sinus bzw. Sinuston nicht eine einzige z.B. 440 Hz Frequenz >(oder 1kHz)? Inwiefern braucht man dann denn eine Bandbreite von 1kHZ >wenn man doch nur 1 einzige Frequenz (idealisiert) übertragen will??? Ah. So ist Dein Gedankengang! Die Voraussetzung ist soweit richtig. Ein Sinus einer gewissen Frequenz hat eben genau diese Frequenz. Nichts links und rechts daneben. Daran ist auch nichts idealisiert. Schau Dir mal eine 1Hz und eine 2Hz Schwingung an. Zeichen Dir mal zwei auf Papier. Eine mit einer Periode von 5cm und eine mit einer Periode mit 10cm. Beide mit gleicher Amplitude. So. Nun schau Dir mal an, wie gross die Steigungen der Signal jeweils höchstens sind. (Ich weiss ja nicht, welche Schulbildung Du hast. Ich setze mal Differentialrechnung voraus.) Die langsamere Schwingung hat eine sichtbar geringere maximale Steigung als die schnellere, nicht wahr? (Das ist genau bei den Nulldurchgängen). Es gibt nun eine Reihe von Konsequenzen aus diesem Unterschied. Ich nenne mal eine, denn das Thema ist breit. Du hast bestimmt schon mal gehört, das die Änderungsgeschwindigkeit etwas mit der Stärke des entstehenden Magnetfeldes zu tun hat. Nun gibt es aber eine Art Widerstreben des umgebenden Materials, sei es Metall, Luft oder Kunststoff oder was anderes gegen Änderungen des Magnetfeldes. Grob vereinfacht, handelt es sich um die Induktivität. Bei einer langsameren Änderungsgeschwindigkeit setzt das Medium dieser Änderung weniger Widerstreben entgegen als bei einer hohen. Geht man wieder rückwärts auf die Frequenz, so geht eine niedrige Frequenz leichter als eine hohe.
Essah schrieb: > Hat ein Sinus bzw. Sinuston nicht eine einzige z.B. 440 Hz Frequenz > (oder 1kHz)? Inwiefern braucht man dann denn eine Bandbreite von 1kHZ > wenn man doch nur 1 einzige Frequenz (idealisiert) übertragen will??? Jetzt wirds noch ein wenig komplizierter, denn nun hast du zusätzlich zu vielen unterschiedlich verstandenen Bandbreiten auch noch Breitband- und Basisband-Übertragung an der Backe. ;-) Du bist sicher, dass du den Stoff von ganzen Vorlesungssemestern unbedingt hier an einem Abend im Forum klären willst?
Das hat zur Folge, das von einer hohen Frequenz weniger "Signalstärke", genauer Energie durchkommt als von einer niedrigen. Übrigens, was ich über die Materialien sagte, gilt merwürdigerweise auch für das Vakuum. Also das "Nichts". Seltsam, oder?
Essah schrieb: > Ok. Die Datenrate entspricht dann der Frequenz mit der das Binärsignal > übertragen wird? ( z.B. in KBit/s ) Das kann man so nicht sagen, weil pro Zeitschritt auch mehrere Bits übertragen werden können. Beispielsweise werden mit QAM16 vier Bit auf einmal übertragen oder bei QAM256 sogar acht.
OK. Signale höherer Frequenzen können verlustarmer übertragen werden.( Das man den Effekt auch im Vakuum beobachtet war mir neu...klingt auch im ersten Moment etwas komisch). Also: Eine Bandbreite stellt doch ein Frequenzspektrum dar welches durch einen TP, HP oder Bandpass begrenzt wird ( z.B 100-500 Hz). Wieso bringt mir denn jetzt ein Breiteres Spektrum eine bessere Übertragung als ein kleineres, wenn ich ein Sinussignal ( 440 Hz) übertragen will? ( Bitte berichtigt mich wenn ich etwas Falsches annehme)
>Signale höherer Frequenzen können verlustarmer übertragen werden. Nein. Eben nicht. Genau anders herum. Bei hohen Frequenzen ist die Steigung grösser. >Wieso bringt mir denn jetzt ein Breiteres Spektrum eine bessere >Übertragung als ein kleineres, wenn ich ein Sinussignal ( 440 Hz) >übertragen will? Das tut es ja nicht. Sei die Bandbreite 440Hz. Dann bringt Dir die Erhöhung der Bandbreite (theoretisch) keine Verbesserung. (Praktisch sogar eine Verschlechterung. Aber das ist ein Thema, das erst später sinnvoll ist).
Essah schrieb: > Eine Bandbreite stellt doch ein Frequenzspektrum dar welches durch einen > TP, HP oder Bandpass begrenzt wird ( z.B 100-500 Hz). Wieso bringt mir > denn jetzt ein Breiteres Spektrum eine bessere Übertragung als ein > kleineres, wenn ich ein Sinussignal ( 440 Hz) übertragen will? Willst du 440Hz Dauerton senden, oder möglichst viel Information übertragen? Beispiel Breitbandübertragung per ADSL (v1): Über die Telefonleitung kriegt man maximal um die 1MHz rüber. Kann weniger sein, bei meinem DSL ist bei 500kHz Schluss. Dieser Bereich wird aufgeteilt in viele nebeneinander liegenden 4,3kHz breite Frequenzbänder, die jeweils mit einem 4kHz Schritttakt einen Teil der Gesamtinformation übertragen. Die Abhängigkeit der Gesamt-Datenrate von Bandbreite des Übertragungsmediums und Rauschabstand ergibt sich daraus recht anschaulich. Denn je mehr solcher 4,3kHz Bänder, desto mehr Datenrate. Wobei der Rauschabstand mit steigender Frequenz sinkt und die hochfrequenten Bänder daher weniger als die niederfrequenten übertragen.
Hmm schrieb: >>Signale höherer Frequenzen können verlustarmer übertragen werden. > Nein. Eben nicht. Genau anders herum. Bei hohen Frequenzen ist die > Steigung grösser. Ok. Im Bereich der Leistungsübertragung ( Versorgungsnetze) ist eine höhere Übertragungsfreuenz aber von Vorteil; da hatte ich falsche Schlüsse gezogen. Trotzdem liegen Frequenzen von GSM z.B. im MHz Bereich, oder?
Essah schrieb: > Trotzdem liegen Frequenzen von GSM z.B. im MHz Bereich, oder? Die diversen Frequenzbänder liegen bei 850-1900 MHz. Das ist aber nicht die Bandbreite.
A. K. schrieb: > Denn je mehr solcher 4,3kHz Bänder, desto mehr Datenrate Das setzt aber Frequenzmultiplexing vorraus oder?
A. K. schrieb: > Die diversen Frequenzbänder liegen bei 850-1900 MHz. Das ist aber nicht > die Bandbreite. Müssen die Frequenzbänder nicht innerhalb der Bandbreite sein?
Essah schrieb: > Das setzt aber Frequenzmultiplexing vorraus oder? Ja, das ist ein Frequenzmultiplexverfahren.
Essah schrieb: > Müssen die Frequenzbänder nicht innerhalb der Bandbreite sein? Ein GSM Kanal hat eine Bandbreite von 200kHz.
Offen gesagt, glaube ich nicht, das es sinnvoll ist, Fragen nach GSM zu stellen, wenn Du die Grundlagen noch nicht begriffen hast. Ich ziehe mich also aus dem Thread zurück. Viel Erfolg noch.
Ciao. A. K. schrieb: > Ja, das ist ein Frequenzmultiplexverfahren. Ok. Wenn ich nun Übertragung mittels Codemultiplexing (CDM) vorraussetze, nutze ich dann auch die Bandbreite aus?
Essah schrieb: > Ok. Wenn ich nun Übertragung mittels Codemultiplexing (CDM) > vorraussetze, nutze ich dann auch die Bandbreite aus? Ich würde bei diesen Betrachtungen nicht ausgerechnet mit CDM anfangen.
Womit würdest du anfangen? Ich versuche einen Überblick zu bekommen ohne zu sehr ins Detail zu gehen. Die Frage die sich mir dabei aber stellt ist, wenn ich ein Funknetz mit digitaler Datenübertragung habe (z.B.GSM oder UMTS) ; Wieso spricht man dann davon das Nutzer die von denselbem Sender bedient werden, sich die Bandbreite teilen? (Es geht primär um Femtozellen)
Essah schrieb: > Wieso spricht man > dann davon das Nutzer die von denselbem Sender bedient werden, sich die > Bandbreite teilen? Sowas liebe ich - Tausend falsche Fragen, und die eigentlich interessierende kommt erst jetzt. Und die hat mit HF-Bandbreite ziemlich wenig zu tun. GSM arbeitet auf einem Kanal im Zeitmultiplex mit 8 Zeitschlitzen. Das waren ursprünglich 8 Telefongespräche. Für Datenübertragung kann ein einzelner GPRS- oder EDGE-Teilnehmer mehr als einen Zeitschlitz verwenden, sofern er überhaupt etwas zu übertragen hat. Da es aber insgesamt nur 8 sind, teilen sich alle die Gesamtdatenrate des Kanals unter sich auf. Wobei Telefonie Vorrang haben dürfte. Bisschen komplizierter wird noch dadurch, dass die Datenkapazität eines Zeitschlitzes davon abhängt, wie man ihn nutzt. Mit EDGE geht mehr als mit GPRS. Deshalb ist die Summe der Datenraten der Slots nicht konstant. Zu UMTS/CDMA kann ich bei dieser Frage nicht viel beitragen. Mein vager Eindruck davon ist aber, dass man sich diesem Thema nur über die Mathematik nähern kann.
Essah schrieb: > Wieso spricht man dann davon das Nutzer die von denselbem Sender bedient > werden, sich die Bandbreite teilen? Das ist dann aber nicht "Bandbreite" im HF-technischen Sinn, die sich die Nutzer teilen, sondern eher Kanalkapazität.
Michael schrieb: > Das ist dann aber nicht "Bandbreite" im HF-technischen Sinn, die sich > die Nutzer teilen, sondern eher Kanalkapazität. Das war ja auch anfangs schon mein Verdacht, also dass er keine HF-Bandbreite sondern digitale Datenrate meint. Aber durch die Wahl des HF-Forums aufs falsche Pferd gesetzt hatte, wo das natürlich viele anders verstanden.
Bei UMTS/CDMA teilen sich die Nutzer nicht im "klassischen" Sinn in die Kanalkapazität. Es können komplette Kanäle durch mehrere Nutzer verwendet werden. Der Name des Übertragungsverfahrens ist auch hier Programm. CDMA Code Division Multiple Access. Jeder Teilnehmer bekommt einen Spreizcode zugeordnet, mit dem das Spektrum des Sendesignals über die gesamte Kanalbandbreite gespreizt wird. Der Empfänger sieht also ein gemisch aus vielen Signalen. Kennt er den ursprünglichen Spreizcode, wird das Empfangssignal abermals mit diesem Code multipliziert und man erhält die Autokorrelationsfunktion. Diese stellt das ursprüngliche Sendesignal dar. Alle anderen Signale stellen an diesem Empfänger Störungen im Empfangsspektrum dar. Werden PN-Codes verwendet, beeinflussen sich die einzelnen Spreizcodes nur sehr gering. Was passiert bei zu vielen Teilnehmern? Der Signal-Rausch-Abstand sinkt stetig, da das Minimum der Autokorrelationsfunktion sich immer mehr dem Maximum nähert und somit nicht mehr eindeutigt detektiert werden kann. An dieser Stelle greift die Kanalkodierung mit einer Vorwärtsfehlererkennung, welche den Sender zum nochmaligen Senden der Daten auffordert. Dadurch sinkt zunächst die Nettodatenrate. Damit das Netz sich nicht vollständig blockieren kann, vergibt der Provider nur eine bestimmte Anzahl von Spreizcodes an bestimmte Übertragungskanäle. Daher kann es vorkommen, dass man zwar 3G-Netz hat aber ewig keine Verbindung zustande kommt,da die Kanalkapazität schon erreicht ist.
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