Frequency Efficiency, Spectral Efficiency   주파수 효율, 스펙트럼 효율, 주파수 이용효율, 대역 효율성

(2019-07-15)

Bandwidth Efficiency, 대역폭 효율, bps/Hz

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  2. 에러 확률
  3. Eb/No
  4. 전력 대역폭 상충관계
  5. 대역 효율성

1. 주파수 이용성/효율성
  
  ㅇ [정책 관점]   주파수 이용율
     - 허가된 주파수 대역폭에 대해 실제 사용되는 주파수 대역폭백분율

  ㅇ [시스템 관점] 주파수 효율 또는 스펙트럼 효율
     - 통신 시스템이 주어진 대역폭 내에서 최대로 가능한 데이터 전송율 (최대 정보율)

  ㅇ [기술 비교 관점]   상대 주파수 효율성/ 상대 스펙트럼 효율성
     - 어떤 디지털 변조/통신방식/시스템이 주어진 대역폭을 가장 잘 활용하는가를 나타냄


2. 대역 효율성/주파수 효율성/스펙트럼 효율성 에 대한 `정량화 式` 및 `단위`대역 효율성 = 최대 정보량 / 스펙트럼 양
          = (최대 전송률 / 가용 대역폭) x (1 / 주파수재사용계수) x (시스템 평균 수율)

  ㅇ 단위 :  [bits/sec/Hz],  [bps/Hz],  [bph]
     - 1 Hz 대역 내에 1 초 동안 전송할 수 있는 최대 비트의 수
     - 단위 주파수데이터 속도 [ bps / Hz]
     - 이진 변조 때의 대역폭 효율 = Rb/B = 비트율 / 신호대역폭

  ※ 한편, 이론적으로 ISI 없이 가능한 시스템 최소 대역폭  ☞ 나이퀴스트 대역폭 참조


3. 디지털 통신이 `대역 효율성` 이라는 척도를 사용하는 이유디지털 통신의 목표
     - 주어진 대역폭 내에서 최소의 비트에러율로 최대의 데이터율을 달성하려는 것
     - 이를 다시말하면, 평균적으로는 최소의 신호전력을 소비하면서도 최대의 대역폭
       효율을 달성하자는 것
     - 사용되는 변조코딩 방식/기법에 따라 주파수 효율은 달라지게 됨

  ㅇ 결과적으로, 
     - 이들을 포괄하여 표현할 수 있는 매개변수로 `단위 대역폭 당 전송률`
       (bit/sec/Hz,bps/Hz)  즉, 주파수 대역폭 이용 효율을 정의하게됨.
     - 대역폭 자원을 활용하는 기법에 대한 효율성의 척도


4. 주요 시스템변조방식에 대한 일반적인 스펙트럼 효율 값의 例 

  ㅇ 주요 시스템별
     - CDMA 방식 IS-95     : 약 0.38 bits/sec/Hz/Cell
     - CDMA 방식 1x EV-DO  : 약 0.77 bits/sec/Hz/Cell
     - 휴대인터넷          : 약 1~3  bits/sec/Hz/Cell

     - WDM 광통신 방식     : 약 0.1~0.4 bits/sec/Hz

  ㅇ 주요 변조방식별
     - BASK(OOK)           : 1 bits/sec/Hz
     - BPSK                : 1 bits/sec/Hz (실제 약 0.7 ~ 0.8)
     - QPSK                : 2 bits/sec/Hz (실제 약 1.4 ~ 1.6) 
     - 256 QAM             : 8 bits/sec/Hz


5. [참고사항]대역제한물리매체(채널)들의 例  : 무선채널, 유선채널, 저장매체 등
  ㅇ 주파수효율적 이용 기술 例      : 다중접속 프로토콜, 공간 다중화


[디지털통신 평가] 1. 데이터율 2. 에러 확률 3. Eb/No 4. 전력 대역폭 상충관계 5. 대역 효율성

    요약목록

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