【資料名稱】：用香農(nóng)公式去解釋LTE的傳輸速率

【資料作者】：Vivicon

【資料日期】：2013.9.25

【資料語(yǔ)言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡(jiǎn)介】：

（我在論壇是懶人，經(jīng)常看帖下載不發(fā)帖，這不又好久不發(fā)帖，不讓我下載了。為了回饋MSCBSC論壇帶給我的許多知識(shí)，我發(fā)一篇整理的關(guān)于LTE速率的短文，寫(xiě)這篇短文的啟發(fā)是看了前段時(shí)間咱們論壇微信的LTE每日一課，其中有位大俠的觀點(diǎn)很有意思，我將這個(gè)觀點(diǎn)擴(kuò)充了一下。我們部門(mén)搞了一個(gè)微信公共平臺(tái)，打算把這篇短文放到微信平臺(tái)上去，正好大家給我挑挑刺，看看哪里寫(xiě)的不對(duì)，歡迎指正。需要說(shuō)明的是，微信平臺(tái)面對(duì)的是大眾，為便于理解，語(yǔ)言盡可能口語(yǔ)化，技術(shù)細(xì)節(jié)也沒(méi)有展開(kāi)，比如下文中說(shuō)的速率都是物理層的速率，其實(shí)并不是真正用戶感知的速率。如果有時(shí)間的話我也意將此文展開(kāi)寫(xiě)成一篇技術(shù)流文章，哈哈）


用香農(nóng)公式去解釋LTE的傳輸速率

先向信息論鼻祖----香農(nóng)大師致敬。

拋開(kāi)具體的術(shù)語(yǔ)不論，對(duì)于廣大手機(jī)上網(wǎng)用戶而言，2G、3G、4G最直觀的差異就在于數(shù)據(jù)傳輸速率的不斷提升。3GPP中要求LTE的速率要達(dá)到300Mbps，這是一個(gè)非常高的數(shù)據(jù)傳輸速率，那么它是如何做到的呢？

我們來(lái)看香農(nóng)公式，C=B*log2(1+S/N)，解釋是：信道容量與信道帶寬成正比，同時(shí)還取決于系統(tǒng)信噪比以及編碼技術(shù)。那我們是否可以這么來(lái)理解這個(gè)公式：C=B*V，信息的最大傳送速率=信道帶寬*頻譜利用率。

這么看來(lái)，提高速率的方法有兩種，一種是加大信道帶寬，另一種是提高頻譜利用率。

先來(lái)看帶寬，比較一下2G、3G、LTE的帶寬，2G的GSM每個(gè)頻點(diǎn)的帶寬200KHz，即每個(gè)用戶的可用帶寬是200KHz；3G每個(gè)用戶的可用帶寬是5MHz；而LTE的可用帶寬是20MHz。帶寬越大資源越多，速率自然越高，但是頻率資源是非常有限的，所以僅通過(guò)擴(kuò)展帶寬的方法是不可行的。

再來(lái)看頻譜利用率，即每秒每Hz傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，比特?cái)?shù)越多意味著利用率越高。提高頻譜利用率的手段一般是采用高效的編碼方式和高階的調(diào)制方式。高效的編碼方式能使得數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)的抗干擾性增強(qiáng)，也就意味著吞吐量的提升；高階的調(diào)制方式能使得一個(gè)脈沖符號(hào)代表更多的比特?cái)?shù)，比如BPSK調(diào)制后一個(gè)脈沖符號(hào)僅代表1個(gè)比特信息，而64QAM調(diào)制后一個(gè)脈沖符號(hào)卻代表6個(gè)比特信息，對(duì)速率的提升是數(shù)量級(jí)的。2G的GSM使用的是GMSK調(diào)制方式，編碼后信息最大傳送速率為270.4kbps，這些是在200KHz的載波帶寬上完成的，那么就可以得到GSM的頻譜利用率為1.35bits/s/Hz。3G標(biāo)準(zhǔn)中使用了更高階的編碼和調(diào)制技術(shù)，使得頻譜利用率達(dá)到2.8bits/s/Hz甚至更高。LTE在調(diào)制和編碼上和3G一樣，都使用了turbo編碼和最高64QAM的調(diào)制技術(shù)，并且LTE支持多天線技術(shù)MIMO，就像是原本一個(gè)人用一個(gè)天線發(fā)數(shù)據(jù)，MIMO后一個(gè)人可以用多個(gè)天線發(fā)數(shù)據(jù)，速率也是成倍增長(zhǎng)的。不僅如此，LTE還使用了OFDM等多種技術(shù)來(lái)提高頻譜利用率，所以LTE的頻譜利用率高達(dá)15bits/s/Hz。

綜上所述，LTE能實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸速率，最主要的手段是采用了高效的編碼方式和高階的調(diào)制方式，以及OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)等等提高了頻譜的利用率。

[ 本帖最后由 fantasyme 于 2013-9-25 15:18 編輯 ]