Bandbreddseffektivitet

Bandbreddseffektivitet er et mål for, hvor effektivt en kommunikationskanal udnytter den tilgængelige båndbredde til at formidle information. Enheden er typisk bits per sekund per hertz (bps/Hz). Høje værdier indikerer, at kanalen kan transportere mere data pr. enheds båndbredde. Effektiviteten afgøres af modulering, koding og kanalens egenskaber, og den afhænger af både teknologiske tiltag og fysiske begrænsninger.

Teoretisk set beskrives grænserne for båndbreddeeffektivitet af Shannon-Hartley-sætningen: C = B log2(1 + S/N). Den specifikke effektive sats η = C/B = log2(1 + S/N) bit/s/Hz for et ideelt AWGN-kanal. Disse relationer viser, at højere effektivitet kræver højere signal-til-støj-forhold eller bedre fejlkodning og modulationsstrategier. I praksis leves der med forstyrrelser, fading og reducere SNR, hvilket kræver designtilpasninger.

Der er flere teknikker til at øge bandbreddeeffektiviteten i realiseringer: højere ordens modulation (f.eks. 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM); adaptiv modulation og koding; brug af multiple-antenner (MIMO) til rumlig multiplexering; OFDM til gennemtrængning af samtidige sub-bærere; avanceret fejlkodning (LDPC, Turbo-koder); beamforming og interferenskontrol.

Faktorer der påvirker inkluderer kanalens tilstand og støj, interferens, båndbredde, transmissionsstyrke, valgte modulation og coding, samt tilgængelighed af kanalinformation (CSIT/CSIR). Der opstår typiske afvejninger mellem spektral og energiefektivitet og fejlrate.

Anvendelser findes i trådløse netværk (4G/5G, Wi‑Fi) og i fiberoptiske systemer, hvor høj spectral efficiency er afgørende. Måling af bandbreddeeffektivitet sker under givne SNR- og kana­lmodeller og afhænger af valgte teknologier og protokoller.