Forum: PC Hard- und Software Begriff Bandbreite


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von Torben S. (Firma: privat) (torben_25)


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Hallo,

leider habe ich den zusammenhang zwischen Bandbreite und Signalfrequenz 
immer noch nicht kapiert.

Man berechnet doch die maximale, theoretische Übertragungsrate nach 
folgender Formel: C= 2 *B *log_2(L), wobei B für die Bandbreite und L 
für die Kennstufen des Leitungscodes und C für die Datenübertragungsrate 
stehen.

Nun betrachte ich den Ethernetstandards 10Base-T. Die PHY schafft laut 
Wikipedia eine Symbolrate von 10Mbd. Die Periodendauer des Signals wäre 
dann 0,1ms. Das macht eine Frequenz von 10 MHz. Heißt das, dass die 
Signalfrequenz der PHY 10MHz ist? Dies entspricht ja genau der 
Bandbreite. Die Bandbreite sagt doch aber nur aus, wo die günstigen 
Frequenzen liegen und nicht mit welcher Signalfrequenz gesendet werden 
sollte.

von Gerald K. (geku)


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Torben S. schrieb:
> Die Periodendauer des Signals wäre dann 0,1ms

Scheint mir um einen Faktor 1000 zu groß.

Die Bandbreite definiert jene Grenze der Frequenz bei der die 
Signalstärke um 3dB gedämpft wird. Der wichtige Teil des Signalspektrums 
muss sich innerhalb dieser Grenze befinden, damit die Kurvenform nicht 
zu stark verändert wird

L gibt an wie viele Bits an Informormation in einem Schritt übertragen 
werden.
Besteht ein Schritt nur aus 0 und 1 (2 Zuständ), dann ist

Damit vereinfach sich die Formel für ein binäres Signal auf

Das heisst, dass die maximale Übertragungsgeschwindigkeit proportional 
mit der Bandbreite zunimmt.

Besteht ein Schritt aus mehreren Zuständen (Spannungsstufen), dann nimmt 
die Erhöhung um den Logaritmus mit der Basis 2 der Zustände zu. Z.B. 8 
Stufen ergibt sich bei gleicher Bandbreite die 3 fache 
Übertragungsgeschwindigkeit.



https://de.m.wikipedia.org/wiki/Shannon-Hartley-Gesetz

von Christoph Z. (christophz)


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Torben S. schrieb:
> Die Bandbreite sagt doch aber nur aus, wo die günstigen
> Frequenzen liegen und nicht mit welcher Signalfrequenz gesendet werden
> sollte.

Ethernet arbeitet im sogenannten Basisband, das bedeutet ohne 
Trägerfrequenz und Modulation.

Beitrag #6462961 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Theor (Gast)


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Die eigentliche Grundlage scheint mir zunächst die Betrachtung von 
zeitlichen Verläufen von Größen und deren Spektren zu liegen. Das ist 
relativ einfach, weil es zunächst völlig unahängig von deren "Bedeutung" 
(d.h. der Information, die evtl. damit übertragen werden könnte) ist.

Der nächste Schritt wäre dann die Betrachtung der zeitlichen Veränderung 
von eigenschaften dieser Verläufe. D.h. der Übergang von einem z.B. 
rechteckigen Verlauf mit einer Frequenz f1 zu einer mit der Frequenz f2 
und der Auswirkung auf die Bandbreite. Weiter wäre der Übergang von 
einem rechteckigen Verlauf mit Amplitude a1 zu einem mit Amplitude a2 
interessant.

In dieser Betrachtung hat das Wort "Bandbreite" eine ganz bestimmte 
Bedeutung. Und sie ist völlig klar und eindeutig von der Bedeutung des 
Wortes "Signalfrequenz" zu trennen.

Ich vermute, dass könnte Dir weiterhelfen.

von Experte (Gast)


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Torben S. schrieb:
> Nun betrachte ich den Ethernetstandards 10Base-T. Die PHY schafft laut
> Wikipedia eine Symbolrate von 10Mbd.

Ist das so?

> Beim 10-Mbit/s-Ethernet kommt eine einfache Manchesterkodierung zum
> Einsatz, die je Datenbit zwei Leitungsbits überträgt (somit 20 MBaud).
> [...]
> das Spektrum reicht bis 10 MHz.

(Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Ethernet#10-Mbit/s-Ethernet)

Also, 10 Mbit/s, Manchesterkodierung = 20 MBit/s, Bandbreite 10 MHz.

Passt alles nach:

von Torben S. (Firma: privat) (torben_25)


Angehängte Dateien:

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@Gerald viele Dank für deinen hilfreichen Beitrag. Ich glaube ich hab's 
verstanden.

Wo der Groschen aber bei mir einfach nicht fallen will, ist beim 
Zusammenhang von Signalfrequenz und Bandbreite. Als beispiel habe ich 
ein Ausschnitt aus dem Skript der Uni Koblenz angehängt.

Der Autor schreibt, dass ein Rechtecksignal mit f_0=1MHz gesendet wird. 
(Nachzulesen hier: 
https://userpages.uni-koblenz.de/~unikorn/lehre/gdrn/ss15/02%20Physikalische%20Schicht%20(VL05).pdf)

Als Bandbreite wählt er 4 MHz. Er berechnet dann die Dauer einer 
Periode, um dann daraus die Datenrate zu berechnen. Seine Werte 
ermittelt er aber aus der Signalfrequenz. Im Prinzip bräuchte er doch 
gar nicht hinschreiben, dass die bandbreite 4 MHz beträgt, weil sie ja 
auf die dort gezeigte Berechnung anscheinend keinen Einfluss hat.

von Johann Klammer (Gast)


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Die bandbreite ist die haelfte der coderate. weil ja im maximalfall 
alternierende bits gesendet werden. Das ist aber ein minimum.
meistens will man etwas mehr.

Im oberen Beispiel ist das anders, da ist kein digitalsignal gegeben, 
sondern ein analoges (er will zwei oberwellen von seinem rechteck auch 
noch empfangen koennen) und das entscheidende kriterium ist der sinus 
mit der hoechsten frequenz 5*f (5*1MHz).

die theoretisch notwendige bandbreite ist dabei 1MHz die coderate ist 
2Mbd. realistischer sind aber die 5MHz BW.

von Gerald K. (geku)


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Torben S. schrieb:
> Als Bandbreite wählt er 4 MHz.

Die Bandbreite kommt dadurch zustande, das der Author die Grundwelle 
1MHz und zwei Oberwellen mit 3 u. 5 MHz übertragen wollte. Das Spektrum 
reicht dann von 1MHz bis 5MHz und damit ist die Bandbreite die Differenz 
zwischen der maximal zu übertragenden Frequenz von 5MHz und der 
Grundfrequenz von 1 MHz.
Er könnte aber auch die dritte ungerade Oberwelle mitübertragen wollen, 
dann wäre die erforderliche Bandbreite 7 - 1 MHz = 6 MHz. Die Signalform 
würde sich dann noch besser dem Rechteck anpassen, der 
Informationsgehalt wäre der gleiche.

Aber Achtung : sind zwei benachbarte Bits 0 z.B. 1 0 1 0 0 1 0, dann 
reicht die Fequenz von 0,5 MHz bis 5MHz.

: Bearbeitet durch User
von Theor (Gast)


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@ Torben

Die Bandbreite hängt mit der "Signalfrequenz" deswegen zusammen, weil 
man üblicherweise auch eine bestimmte SignalFORM, d.h. einen bestimmten 
zeitlichen Verlauf z.B. der Spannung übertragen will.

Aus der Fourieranalyse ergibt sich für eine (bestimmte) rechteckige 
Form, dass man etwa das 3. und 5. Vielfache der Grundfrequenz (das ist 
die Frequenz, die hier als Signalfrequenz bezeichnet wird) übertrag muss 
- sonst erhält man die gewollte Form des Signals nicht.

Falls also die "Signalfrequenz" nicht 1 MHz sondern z.B. 7 MHz sein 
soll, muss man auch 3*7 MHz = 21 MHz und 5*7 MHz ? 35 MHz mit 
übertragen.
Die Bandbreite ist dann aber höher. Nämlich 35 MHz - 7 MHz = 28 MHz.

Deswegen geht die "Signalfrequenz" in die Bandbreiteberechnung hier mit 
ein.

von Torben S. (Firma: privat) (torben_25)


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Hallo Gerald, Hallo Theor,

ich habe das, was ihr geschrieben habt, mal 'ne weile verdaut und immer 
mal wieder die entsprechende Stelle in dem Buch Computernetzwerke von 
Andrew S. Tanenbaum nachgelesen.

Ich glaube ich habe meinen Denkfehler erkannt (hoffentlich). Tanenbaum 
schreibt auf Seite 125, dass sich die maximale Theoretische 
Übertragungsrate aus folgender Formel ergibt: 2 *B *ld(Kennstufen). 
Dabei ist bei ihm B die Bandbreite, wie oben ja auch schon erklärt 
wurde.

Jetzt ist aber das Problem, dass der Autor hier im Skript auf Seite 18 
für B eben nicht die Bandbreite einsetzt, sondern 1/(T/2), was er aus 
der Grundfrequenz ableitet und, was allgemein als Baud- oder Symbolrate 
bezeichnet wird.
https://userpages.uni-koblenz.de/~unikorn/lehre/gdrn/ss15/02%20Physikalische%20Schicht%20(VL05).pdf


Die Bandbreite, das habe ich nun dank euch verstanden, wird benötigt, um 
das Signal zu formen. Danke.

: Bearbeitet durch User
von Egon D. (egon_d)


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Torben S. schrieb:

> Ich glaube ich habe meinen Denkfehler erkannt (hoffentlich).
> Tanenbaum schreibt auf Seite 125, dass sich die maximale
> Theoretische Übertragungsrate aus folgender Formel ergibt:
> 2 *B *ld(Kennstufen).
> Dabei ist bei ihm B die Bandbreite.

Korrekt.


> Kann es aber sein, dass das eine ungenaue Übersetzung ist
> und, dass er mit B nicht die Bandbreite meint sondern die
> Baudrate?

Nein.
B ist auf jeden Fall die Bandbreite.

Sinnvoll wäre m.E., mit 2*B die (maximale) Symbolrate
(Baudrate) zu bezeichnen, aber selbst die Wikipädie ist
sich da uneins.
Das ist deshalb sinnvoll, weil eine volle Schwingung
ZWEI Halbwellen hat, die getrennt beeinflusst werden
können. Jede Halbwelle kann ein Symbol transportieren!

Diese Sichtweise klappt gut bei normalen binären und
Mehrpegelcodes, aber nicht mehr bei der Quadratur-
modulation -- da müsste man dann von zwei Halbsymbolen
sprechen, eins für jede Halbwelle. Macht man aber
nicht. Wäre sinnvoll, ist aber nicht üblich.


> Denn auch hier in
> dem Skript:
> 
https://userpages.uni-koblenz.de/~unikorn/lehre/gdrn/ss15/02%20Physikalische%20Schicht%20(VL05).pdf
>
> verwendet der Autor auf Seite 18 die Baudrate und nicht
> die Bandbreite.

Das Script ist m.E. Schwachsinn, weil es den analogen
Bandbreitenbegriff in völlig verdrehter Weise mit der
digitalen Codierung vermixt.
Die Betrachtung der Oberwellen eines Rechtecksignales
trägt nichts zum Verständnis digitaler Codierung bei,
weil man in der Praxis EBEN wegen der Oberwellen
keine echten Rechteckimpulse verwenden wird.

Quadraturmodulation funktioniert z.B. mit verbeulten
Sinuswellen; da gibt es keine Rechtecke und keine
Flanken.


> Die Bandbreite, das habe ich nun dank euch verstanden,
> wird benötigt, um das Signal zu formen.

Leider nicht.
Die Bandbreite wird auch benötigt, um die Grundwelle zu
übertragen -- denn wenn tatsächlich Information über den
Kanal übertragen wird, ist das Signal eben NICHT mehr
streng periodisch, und daher findet eine "Verbreiterung"
der Spektrallinien statt.

: Bearbeitet durch User
von Theor (Gast)


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@ Torben

Hm. Vielleicht kommen wir der Sache jetzt einen Millimeter näher.

Die Gleichung bei Tanenbaum ist die (in einem Deiner anderen Threads Dir 
schon genannte) Shannon-Hartley-Gleichung.
Sie beschreibt die "theoretische maximale" Datenrate, wie Du ja auch 
selbst schreibst. Dabei ist, wie der Wikipedia-Artikel klar sagt, offen, 
wie , auf welche Weise diese Datenrate erreicht werden kann. Lies den 
Artikel mal von da aus weiter.

Das bedeutet das der vorliegende Fall mit der Rechteckschwingung 
einerseits ohnehin in Bezug darauf fragwürdig ist, dass "Information" 
übertragen wird, andererseits aber grundsätzlich einen Spezialfall 
darstellt, bei dem diese maximale Datenrate erreicht wird und in dem die 
Periodendauer der Grundschwingung direkt mit der Datenrate 
zusammenhängt.

Das ist nicht verallgemeinerbar.

Man müsste sich mal Gedanken darüber machen, inwiefern sich dieser Fall 
von realen Datenübertragungen unterscheidet.
Ich überlasse das erstmal Dir, möchte Dir aber den dringenden Rat geben, 
zunächst mal mit eigenen Worten zu beschreiben, warum es gilt, das: 
"Bandbreite, das habe ich nun dank euch verstanden, wird benötigt, um 
das Signal zu formen" wobei zu berücksichtigen ist, dass er streng 
genommen falsch ist, weil die "Bandbreite" nichts tut, nichts bewirkt. 
Sie ist ein Maß, nicht, was handelt. Das wäre so als wenn man sagen 
würde, 2 Kilo Eisen machen sich schwer. :-)

von Gerald K. (geku)


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Egon D. schrieb:
> Leider nicht. Die Bandbreite wird auch benötigt, um die Grundwelle zu
> übertragen -- denn wenn tatsächlich Information über den Kanal
> übertragen wird, ist das Signal eben NICHT mehr streng periodisch, und
> daher findet eine "Verbreiterung" der Spektrallinien statt.

Dem kann ich nicht ganz zustimmen. Eine idealer Sinus benötig keine 
Bandbreite. Das Spektrum ist eine einzige Linie (dicke Null). Die 
Bandbreite ist die Differenz zwischen der oberen und der unteren 
Grenzfrequenz. Bei einer Spektrallinie kann die obere und untere 
Grenzfrequenz zusammenfallen und damit die Bandbreite null sein.

Achtung : der Einschwingvorgang dauert dann eine unendliche lange Zeit 
!

Für ein verformtes Sinussignal wird, egal zu welchem Zeitpunkt eine 
Bandbreite benötigt.

von Torben S. (Firma: privat) (torben_25)


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Wenn Ihr Zeit und Lust habt, guckt euch doch bitte mal die Grafik an, 
die ich an diesen Beitrag geheftet habe. Es geht um das letzte Signal 
mit B=2100Hz,

Der Bit-Code beträgt 010000100.

Nach dem Shannon-Hartley-Gesetz beträgt die maximale 
Datenübertragungsrate C= 2 *B *ld(Kennzustände). Ich gehe von zwei 
Kennzuständen aus, weil es in der Grafik so dargestellt ist.

Für B müsste ich jetzt 2100 Hz einsetzen, um die maximale 
Datenübertragungsrate zu berechnen. Aber versteht ihr, was ich meine? 
Ich taste doch nicht alle T/2 das Signal ab, wenn ich diese 9 Bits 
übertrage oder etwa doch? Ich kämme ja dann auf 2*B = 2* 2100 = 4200 
Abtastungen in der Sekunde, dabei müsste ich doch nur 9 Mal das 
Rechteck-Signal abtasten.

von Egon D. (egon_d)


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Torben S. schrieb:

> Für B müsste ich jetzt 2100 Hz einsetzen, um
> die maximale Datenübertragungsrate zu berechnen.
> Aber versteht ihr, was ich meine? Ich taste doch
> nicht alle T/2 das Signal ab, wenn ich diese 9 Bits
> übertrage oder etwa doch? Ich kämme ja dann auf
> 2*B = 2* 2100 = 4200 Abtastungen in der Sekunde,
> dabei müsste ich doch nur 9 Mal das Rechteck-Signal
> abtasten.

Korrekt.
Deswegen schrieb ich weiter oben: Das von Dir zitierte
Script ist Mist, denn es verknüpft die (analoge) Frage
nach der Bandbreite auf völlig verdrehte Weise mit der
(digitalen) Frage nach der Codierung.

Es GIBT ja einen Zusammenhang zwischen den beiden Themen,
aber der ist NICHT SO, wie das Script ihn darstellt.

Da der schnellste Wechsel durch die Folge 0101010...
erzeugt wird, betrachtet man normalerweise diese Folge.
Dann setzt man noch ideale Abtastung in der Mitte der
Bitzelle voraus und kann so ableiten, dass die
Interpolante gerade eine Sinusschwingung mit f_clk/2
ist.

Bei anderen Folgen, z.B. 010001000100010... braucht
man ggf. mehr als eine einzige Spektralkomponente,
um einen passenden Verlauf zu erzielen -- der Witz
ist aber, dass die höchste notwendige Spektral-
komponente nie höher liegt als f_clk/2.

von Theor (Gast)


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@ Torben

Bei allem Respekt, aber so geht das nicht.

1. Gehe auf die Antworten ein. (Allerdings ist es sinnvoll zu filtern).
2. Falls Du Schlussfolgerungen ziehst oder Annahmen machst, begründe 
sie.
3. Wenn die Annahmen oder Schlussfolgerungen auf Berechnungen beruhen, 
führe diese Berechnungen aus.
4. Zitiere korrekt! (das Shannon-Hartley die maximale THEORETISCHE 
Datenrate beschreibt, habe ich Dir gesagt). Ziehe die Konsequenz aus 
dieser Aussage!
5. Falls Du Bilder verwendest, beschreibe, was Du siehst und was Du 
daraus genau ableitest.
6. Folge den Ratschlägen. Fourier verstehen. Eigene Formulierungen des 
Gelernten.
7. Formuliere Deine Frage neu, nachdem Du den Ratschlägen gefolgt bist.


Wenn ich mich im Kreis drehen will, habe ich genügend eigene Defizite. 
;-)

von Torben S. (Firma: privat) (torben_25)


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Hallo,
und vielen Dank nochmal für die hilfreichen Antworten.

Ich habe den Hinweis von Theor beherzigt und die Beiträge der 
Forenmitglieder genauer studiert. Angefangen habe ich bei Theor, der mir 
folgenden Hinweis gegeben hat:

Theor schrieb:
> Die eigentliche Grundlage scheint mir zunächst die Betrachtung von
> zeitlichen Verläufen von Größen und deren Spektren zu liegen.

Das war ein guter Hinweis. Ich konnte mir in einem Experiment ein 
periodisches Rechtecksignal mit einer Grundfrequenz von 0,5 Hz ansehen. 
Im Spektrum habe ich dann gesehen, dass sich die Grundfrequenz aus einer 
unendlichen Reihe immer kleiner werdender Amplituden  zusammensetzt. 
Diese Amplitudenreihe ist die Bandbreite.

Nun habe ich mehr darüber in Erfahrung gebracht und die 
Erkenntnisgewonnen, dass z. B. Kabel gewisse Tiefpasseigenschaften 
besitzen die bestimmte Frequenzen herausfiltern. Je schlechter die 
Bandbreite ist, um so mehr wird das Rechtecksignal verschlissen sein.

Damit konnte ich folgende Aussage von Theor und Gerald K verstehen:

Theor schrieb:
> Die Bandbreite hängt mit der "Signalfrequenz" deswegen zusammen, weil
> man üblicherweise auch eine bestimmte SignalFORM, d.h. einen bestimmten
> zeitlichen Verlauf z.B. der Spannung übertragen will.

Gerald K. schrieb:
> Die Bandbreite kommt dadurch zustande, das der Author die Grundwelle
> 1MHz und zwei Oberwellen mit 3 u. 5 MHz übertragen wollte. Das Spektrum
> reicht dann von 1MHz bis 5MHz und damit ist die Bandbreite die Differenz
> zwischen der maximal zu übertragenden Frequenz von 5MHz und der
> Grundfrequenz von 1 MHz.

Was ich bis jetzt geschrieben habe bezog sich allerdings alles auf die 
analoge Bandbreite.

Die digitale Bandbreite ist dagegen die maximale Datenübertragungsrate 
eines Kanals, die in Bit pro Sekunde gemesen wird.

Egon D. schrieb:
> Es GIBT ja einen Zusammenhang zwischen den beiden Themen,
> aber der ist NICHT SO, wie das Script ihn darstellt.

Ich habe mich auf die Suche nach dem Zusammenhang gemacht und bin dabei 
wieder auf das Niquist-Theorem gestoßen. Doch leider kann ich mir den 
Zusammenhang nicht ohne Hilfe herleiten.

Das Niquist-Theorem besagt: Wenn ein beliebiges Signal durch einen 
Tiefpassfilter der Bandbreite B geführt wird, kann das gefilterte Signal 
durch 2*B Abtastungen pro Sekunde vollständig rekonstruiert werden.

Die meisten meiner Quellen machen hier Schluss und sagen, dass daraus 
die maximale Datenübertragungsrate resultiere.

Nun ist es aber so, dass doch ein Rechtecksignal unheimnlich viel 
Bandbreite benötigt, damit sich eine saubere Rechteckform ergibt. Wenn 
man auf solch einem Rechtecksignal das Niquist-Theorem anwenden würde, 
würde man doch auch davon ausgehen, dass sogar über die kleinste 
Harmonische, die nicht herausgefiltert wird, Daten übertragen werden. 
Das ist doch aber nicht so gemeint, oder. Daten werden doch nur über die 
Grundfrequenz übertragen.

Kann mir jemand vielleicht einen Tipp oder eine Richtung geben, wo ich 
mich weiter informieren kann?

von Egon D. (egon_d)


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Torben S. schrieb:

> Ich konnte mir in einem Experiment ein periodisches
> Rechtecksignal mit einer Grundfrequenz von 0,5 Hz
> ansehen. Im Spektrum habe ich dann gesehen, dass
> sich die Grundfrequenz aus einer unendlichen Reihe
> immer kleiner werdender Amplituden  zusammensetzt.
> Diese Amplitudenreihe ist die Bandbreite.

Nein!
Das, was Du da gesehen hast, ist das Spektrum!

Der Begriff Bandbreite kommt her von Systemen mit
Bandpassverhalten . Die Bandbreite ist dabei einfach
die Differenz zwischen unterer und oberer Grenzfrequenz.

Die Bandbreite ist eine Systemeigenschaft -- keine Signal-
eigenschaft -- und hängt mit den Grenzfrequenzen zusammen.


> Nun habe ich mehr darüber in Erfahrung gebracht und
> die Erkenntnisgewonnen, dass z. B. Kabel gewisse
> Tiefpasseigenschaften besitzen die bestimmte Frequenzen
> herausfiltern.

Richtig.
Und da ein Tiefpass eine untere Grenzfrequenz von 0 Hz hat,
ist die Bandbreite eines Tiefpasses gleich seiner oberen
Grenzfrequenz.


> Je schlechter die Bandbreite ist, um so mehr wird das
> Rechtecksignal verschlissen sein.

Das ist richtig -- aber die Relevanz im Einzelfall ist
fraglich: Wenn Du über einen Tiefpass mit 1000Hz oberer
Grenzfrequenz ein Rechtecksignal von 10Hz überträgst,
wirst Du kaum eine Veränderung am Rechteck bemerken.


> Was ich bis jetzt geschrieben habe bezog sich allerdings
> alles auf die analoge Bandbreite.
>
> Die digitale Bandbreite ist dagegen die maximale
> Datenübertragungsrate eines Kanals, die in Bit pro
> Sekunde gemesen wird.

Die "digitale Bandbreite" ist eine Sprachverhunzung,
ungefähr mit der "Stromspannung" vergleichbar. Nur
Laien glauben, das sei ein Fachausdruck.


Deine Rede sei Bandbreite, Bandbreite, Bitrate,
Bitrate, alles, was darüber ist, ist vom Übel.


> Das Niquist-Theorem besagt: Wenn ein beliebiges Signal
> durch einen Tiefpassfilter der Bandbreite B geführt
> wird, kann das gefilterte Signal durch 2*B Abtastungen
> pro Sekunde vollständig rekonstruiert werden.

Ja.


> Nun ist es aber so, dass doch ein Rechtecksignal
> unheimnlich viel Bandbreite benötigt, damit sich
> eine saubere Rechteckform ergibt.

Richtig.
Aber wozu sollte man für die DATENÜBERTRAGUNG eine
saubere Rechteckform benötigen?


> Wenn man auf solch einem Rechtecksignal das
> Niquist-Theorem anwenden würde, würde man doch auch
> davon ausgehen, dass sogar über die kleinste Harmonische,
> die nicht herausgefiltert wird, Daten übertragen werden.
> Das ist doch aber nicht so gemeint, oder.

Nein, natürlich nicht. Richtig erkannt.


> Daten werden doch nur über die Grundfrequenz übertragen.

Richtig!
Unschöne Formulierung, aber richtiger Gedanke!

Jetzt der Trick: Es gibt nicht DIE Grundfrequenz -- kann
es nicht geben, denn über EINE STATIONÄRE Sinusschwingung
lässt sich keine Information übertragen.

Die "Grundfrequenz" SCHWANKT im Rhythmus der zu übertragenden
Bitfolge, und die Kernfrage ist: Wie schnell kann ich den
Bittakt wählen, damit der gegebene Kanal nicht zuviel von
den hohen "Grundfrequenzen" verschluckt.

Nimm als Beispiel MFM: Dort können, abhängig von der
konkreten Bitfolge, drei Intervalllängen mit konstantem
Pegel auftreten. Dabei entspricht natürlich die kürzeste
Intervalllänge der höchsten "Grundfrequenz".
Der Bittakt muss jetzt so gewählt werden, dass eine Folge
von binären Nullen, die die höchste "Grundfrequenz"
hervorrufen, noch eben so vom Kanal übertragen werden.

von Gerald K. (geku)


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Wie ich sehe geht es um Grundlagen der Datenübertragung.

Es gibt hier zwei Begriffe die man verstanden haben muss.

Fürs Codieren ist die Symbolrate von Bedeutung.
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Symbolrate
Informationen können in der  Amplitude und/oder in der Frequenz codiert 
sein.
Die Codierung hat einen entscheidenden Einfluss auf das dabei 
entstehende Spektrum.

Für die erfolgreiche Datenübertragung ist die Bandbreite, 
Laufzeit/Amplidudenverzerrung sowie der Störabstand von Bedeutung 
(Eigenschaften des Übertragungskanals). Diese können durch den Test 
mittels Augenmustertest überprüft werden. Im Augendiagramm gibt es 
erlaubte und verbotene Bereiche. Je besser diese Bereiche vom zu 
dekodierenden Signal eingehalten werden, um so geringer ist die 
Störanfälligkeit und die Fehlerrate.

Fürs Decodieren ist das Augendiagramm von Bedeutung. 
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Augendiagramm

von Gerald K. (geku)


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Egon D. schrieb:
> Die Bandbreite ist eine Systemeigenschaft -- keine Signal- eigenschaft
> -- und hängt mit den Grenzfrequenzen zusammen.

Das ist vollkommen richtig, die Bandbreite ist eine von den 
Eigenschaften des Übertragungskanals und beeinflusst was am Ende des 
Übertragungskanals vom Signal herauskommt.

von Gerald K. (geku)


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Egon D. schrieb:
> Das ist richtig -- aber die Relevanz im Einzelfall ist fraglich: Wenn Du
> über einen Tiefpass mit 1000Hz oberer Grenzfrequenz ein Rechtecksignal
> von 10Hz überträgst, wirst Du kaum eine Veränderung am Rechteck
> bemerken.

Genau genommen ist nicht nur der Durchlassbereich des 
Übertragungskanals, sondern auch frequenzabhängige Verzerrungen der 
Signalaufzeit für die Qualität von Bedeutung.
Darum können modulierte Videosignale bei gleicher Bandbreite weiter 
übertragen werden als im Basisband.

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Torben S. schrieb:
> Kann mir jemand vielleicht einen Tipp oder eine Richtung geben, wo ich
> mich weiter informieren kann?

Du solltest dich vielleicht auch mal mit Modulations und 
Codierungsverfahren beschäftigen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungscode
https://de.wikipedia.org/wiki/Modulation_(Technik)
https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsamplitudenmodulation
https://de.wikipedia.org/wiki/Phasenumtastung
https://de.wikipedia.org/wiki/Quadraturamplitudenmodulation
https://de.wikipedia.org/wiki/Trellis-Code
usw.

Man versucht in der Regel nicht eine nacktes Rechtecksignal direkt zu 
übertragen (wenn die Leitung länger als eine paar cm ist). Da wird zum 
Teil eine Menge gemacht um die Information in einem Signal "zu 
verstecken" das einem Sinus möglichst nahe kommt um eben die benötigte 
Bandbreite in Grenzen zu halten. In der Übertragstechnik liegen 
Analogtechnik und Digitaltechnik meist näher beisammen als man auf den 
ersten Blick glauben will.

von Gerald K. (geku)


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Egon D. schrieb:
> Richtig. Aber wozu sollte man für die DATENÜBERTRAGUNG eine saubere
> Rechteckform benötigen?

Oft wird sogar die Flankensteilheit reduziert um die Störabstrahlung zu 
reduzieren. In die Datenleitungen von Prozessoren werden oft Widerstände 
geschaltet um dies zu bewerkstelligen. Bei manchen Prozessesoren ist 
dies intern realisiert und sogar programmierbar. Motto: nie schneller 
als notwengig sein!


Die Kapazität des Übertragungskanals hängt nicht nur von dessen 
Bandbreite, sondern auch von anderen Faktoren, z.B. von der  Anzahl der 
übertragbaren Amplitudenstufen, ab.

Auf einer analogen Telefonverbindungen konnte ein Fax mit 9600 Baud 
trotzt 3500Hz Bandbreite einwandfrei betrieben werden. Auf einer 
digitalen Telefonverbindungen wie z.B. ISDN war das, obwohl die gleiche 
Bandbreite, nicht mehr möglich. Grund ISDN überträgt nur 256 
verschiedene Spannungsniveaus. Man sieht es am Augendiagramm.

: Bearbeitet durch User
von Gerald K. (geku)


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Gerald K. schrieb:
> Fürs Decodieren ist das Augendiagramm von Bedeutung.
> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Augendiagramm

Es gibt auf  interessante weiterführende Links in diesen Links.

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