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In der Praxis erreichbare Datenübertragungsraten unterscheiden sich je nach Übertragungsverfahren und Funkbedingungen deutlich. WLAN und 5G unterstützen bei optimalen Bedingungen Datenübertragungsraten bis in den Bereich von Gigabits pro Sekunde. FT8 hingegen kann selbst unter widrigen Bedingungen eingesetzt werden, überträgt aber nur wenige Bits pro Sekunde.
EA106: Welche Einheit wird üblicherweise für die Datenübertragungsrate verwendet?
EE401: Welcher Unterschied besteht zwischen der Bandbreite und der Datenübertragungsrate?
Welche Datenübertragungsrate erreichbar ist, hängt von der nutzbaren Bandbreite und dem Signal-Rauschverhältnis ab. Aus diesen beiden Größen kann mit dem Shannon-Hartley-Gesetz die theoretisch maximal erreichbare Datenübertragungsrate für einen Übertragungskanal berechnet werden.
AE416: Welche Aussage trifft auf das Shannon-Hartley-Gesetz zu? Das Gesetz ...
Ein leicht zu merkender Wert stellt sich bei einem Signal-Rausch-Verhältnis von 0 dB ein. Hier entspricht die Bandbreite in Hertz genau der maximal erreichbaren Datenrate in Bit/s. Schlechtere Signal-Rausch-Verhältnisse ermöglichen entsprechend weniger Datenrate, bessere Signal-Rausch-Verhältnisse größere Datenraten. Mit dieser Merkhilfe lassen sich die entsprechenden Prüfungsfragen auch ohne lange Rechnung schnell beantworten.
Hierbei wird nur die Rauschenergie betrachtet, die innerhalb der genutzten Bandbreite liegt. Einige Computerprogramme hingegen verwenden die Rauschenergie eines 2,4 kHz breiten Kanals, auch wenn das eigentliche Nutzsignal deutlich schmaler ist; dies ist jedoch eine andere Größe, die sich nicht direkt in die Formel für das Shannon-Hartley-Gesetz einsetzen lässt.
Wenn deutlich mehr Bits pro Sekunde übertragen werden sollen, als Bandbreite in Hertz zur Verfügung steht, steigt das benötigte Signal-Rausch-Verhältnis stark an. Über schmalbandige Verbindungen auf der Kurzwelle lassen sich also praktisch keine hohen Datenraten erzielen. So wird das HAMNET als schnelles Datennetz in der Regel im oberen UHF- und unteren SHF-Bereich betrieben, wo höhere Bandbreiten zur Verfügung stehen.
Durch Absenken der Datenrate hingegen lassen sich Verfahren entwickeln, die nicht nur eine kleine Bandbreite benötigen, sondern auch noch bei einem extrem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis funktionieren. Beispiele hierfür sind digitale Übertragungsverfahren wie WPSR oder FT8, die nur wenige Zeichen pro Zeit austauschen. Damit ist auch bei schlechten Funkbedingungen zumindest die Übermittlung einer kurzen Nachricht möglich.
AE420: Ein Übertragungskanal mit einer Bandbreite von 2,7 kHz wird durch additives weißes Gaußsches Rauschen (AWGN) gestört. Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beträgt -20 dB. Welche Bitrate kann nach dem Shannon-Hartley-Gesetz etwa maximal fehlerfrei übertragen werden?
AE417: Ein Übertragungskanal mit einer Bandbreite von 2,7 kHz wird durch additives weißes Gaußsches Rauschen (AWGN) gestört. Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beträgt 0 dB. Welche Bitrate kann nach dem Shannon-Hartley-Gesetz etwa maximal fehlerfrei übertragen werden?
AE418: Ein Übertragungskanal mit einer Bandbreite von 10 MHz wird durch additives weißes Gaußsches Rauschen (AWGN) gestört. Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beträgt 0 dB. Welche Bitrate kann nach dem Shannon-Hartley-Gesetz etwa maximal fehlerfrei übertragen werden?
AE419: Ein Übertragungskanal mit einer Bandbreite von 10 MHz wird durch additives weißes Gaußsches Rauschen (AWGN) gestört. Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beträgt 30 dB. Welche Bitrate kann nach dem Shannon-Hartley-Gesetz etwa maximal fehlerfrei übertragen werden?
Zu beachten ist, dass das Shannon-Hartley-Gesetz nur eine Obergrenze für die erreichbare Datenübertragungsrate bestimmt. Die tatsächlich erreichbaren Datenraten liegen immer darunter. Nur mittels guter Fehlerkorrekturverfahren, die wir später kennenlernen werden, kann man sich dieser Obergrenze annähern.
