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5G NR和4G LTE的頻譜效率有哪些不同?

發布時間:2021-05-10 13:45:42來源:通信百科作者:等那一朵梅花香閱讀:

[導讀]: 1、頻譜效率的概念 與4G LTE一樣,頻譜效率也是5G NR的重要考慮因素,即給定信道帶寬下可傳送的信息量,或者僅表示該頻譜用于傳輸信息的效率。 頻譜效率通常表示為 比特每秒每赫茲...

1、頻譜效率的概念

與4G LTE一樣,頻譜效率也是5G NR的重要考慮因素,即給定信道帶寬下可傳送的信息量,或者僅表示該頻譜用于傳輸信息的效率。

頻譜效率通常表示為“ 比特每秒每赫茲”或“ bit / s / Hz ”,定義為:以每秒比特數(bps)為單位的凈數據速率除以以赫茲為單位的帶寬。凈數據速率和符號速率與原始數據速率有關,原始數據速率包括可用的有效負載和所有開銷。

原始數據速率=有效負載+開銷

凈數據速率=原始數據速率–開銷

頻譜效率=以bps為單位的凈數據速率/以Hz為單位的通道帶寬

例如:一個系統使用信道帶寬為2 MHz,它可以支持例如15 Mbps的原始數據速率,假設2 Mbps作為開銷,那么凈數據速率將為13 Mpbs,那么其頻譜效率可以計算如下:

頻譜效率= 13 x 10 ^ 6/2 x 10 ^ 6 = 6.5 bits/s/ Hz

但是我們需要知道,在給定帶寬中可以傳輸多少數據受香農定理(Shannon)的限制。

2、4G LTE的頻譜效率計算

LTE系統可以支持最大信道帶寬為20 MHz(不包括載波聚合)。其符號率可以計算為:

符號率(符號/秒)= 1200 x 14 x 1000 = 16,800,000 Symbol/s

將64-QAM作為下行鏈路的最高調制,每個符號可以攜帶6 bits,可提供原始數據速率,如下計算所示:

原始數據速率= 16,800,000 x 6 = 100.8 Mbps(未考慮MIMO)

考慮4×4 MIMO:理論上它的原始數據速率可達到4倍,即400 Mbps。假設開銷占比25%,則凈數據速率將為300 Mbps。

類似地,可以計算上行鏈路的數據速率。在1×1 LTE上行鏈路中,沒有MIMO,因此在上行鏈路中支持64-QAM的情況下,最大原始數據可以達到100 Mbps,而扣除25%的上行鏈路開銷凈數據速率將為75 Mbps。采用16-QAM的上行鏈路凈數據為51 Mbps。

下行鏈路的頻譜效率= 300 x 10 ^ 6 bps / 20 x 10 ^ 6 Hz =  15 bits/s/ Hz

64-QAM上行鏈路的頻譜效率(64-QAM UL)= 75 x 10 ^ 6 bps / 20 x 10 ^ 6 Hz =  3.75 bits/s/ Hz

16-QAM上行鏈路的頻譜效率(16-QAM UL)= 51 x 10 ^ 6 bps / 20 x 10 ^ 6 Hz =  2.55 bits/s/ Hz

3、5G NR的頻譜效率計算

5G NR可以提供下行鏈路吞吐量2.31 Gbps和上行鏈路吞吐量2.47 Gbps,并假設在100 MHz的信道帶寬下的配置如下所示(單載波)。

5G NR和4G LTE的頻譜效率有哪些不同?

5G NR和4G LTE的頻譜效率有哪些不同?

下行鏈路頻譜效率= 2.31 x 10 ^ 9 bps / 100 x 10 ^ 6 Hz =  23 bits/s/ Hz

上行鏈路頻譜效率= 2.47 x 10 ^ 9 bps / 100 x 10 ^ 6 Hz =  24 bits/s/ Hz

注意:這里僅考慮合理基線假設的理論值,實際網絡性能可能有所不同。

以上就是5G NR和4G LTE的頻譜效率有哪些不同?的介紹。

未來5G會對云專線、服務器產生什么影響,以后我們會繼續探討。

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