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5G NR和4G LTE的频谱效率有哪些不同?

发布时间:2021-05-10 13:45:42作者:通信百科阅读:0

[导读]: 1、频谱效率的概念 与4G LTE一样,频谱效率也是5G NR的重要考虑因素,即给定信道带宽下可传送的信息量,或者仅表示该频谱用于传输信息的效率。 频谱效率通常表示为 比特每秒每赫兹

1、频谱效率的概念

与4G LTE一样,频谱效率也是5G NR的重要考虑因素,即给定信道带宽下可传送的信息量,或者仅表示该频谱用于传输信息的效率。

频谱效率通常表示为“ 比特每秒每赫兹”或“ bit / s / Hz ”,定义为:以每秒比特数(bps)为单位的净数据速率除以以赫兹为单位的带宽。净数据速率和符号速率与原始数据速率有关,原始数据速率包括可用的有效负载和所有开销。

原始数据速率=有效负载+开销

净数据速率=原始数据速率–开销

频谱效率=以bps为单位的净数据速率/以Hz为单位的通道带宽

例如:一个系统使用信道带宽为2 MHz,它可以支持例如15 Mbps的原始数据速率,假设2 Mbps作为开销,那么净数据速率将为13 Mpbs,那么其频谱效率可以计算如下:

频谱效率= 13 x 10 ^ 6/2 x 10 ^ 6 = 6.5 bits/s/ Hz

但是我们需要知道,在给定带宽中可以传输多少数据受香农定理(Shannon)的限制。

2、4G LTE的频谱效率计算

LTE系统可以支持最大信道带宽为20 MHz(不包括载波聚合)。其符号率可以计算为:

符号率(符号/秒)= 1200 x 14 x 1000 = 16,800,000 Symbol/s

将64-QAM作为下行链路的最高调制,每个符号可以携带6 bits,可提供原始数据速率,如下计算所示:

原始数据速率= 16,800,000 x 6 = 100.8 Mbps(未考虑MIMO)

考虑4×4 MIMO:理论上它的原始数据速率可达到4倍,即400 Mbps。假设开销占比25%,则净数据速率将为300 Mbps。

类似地,可以计算上行链路的数据速率。在1×1 LTE上行链路中,没有MIMO,因此在上行链路中支持64-QAM的情况下,最大原始数据可以达到100 Mbps,而扣除25%的上行链路开销净数据速率将为75 Mbps。采用16-QAM的上行链路净数据为51 Mbps。

下行链路的频谱效率= 300 x 10 ^ 6 bps / 20 x 10 ^ 6 Hz =  15 bits/s/ Hz

64-QAM上行链路的频谱效率(64-QAM UL)= 75 x 10 ^ 6 bps / 20 x 10 ^ 6 Hz =  3.75 bits/s/ Hz

16-QAM上行链路的频谱效率(16-QAM UL)= 51 x 10 ^ 6 bps / 20 x 10 ^ 6 Hz =  2.55 bits/s/ Hz

3、5G NR的频谱效率计算

5G NR可以提供下行链路吞吐量2.31 Gbps和上行链路吞吐量2.47 Gbps,并假设在100 MHz的信道带宽下的配置如下所示(单载波)。

5G NR和4G LTE的频谱效率有哪些不同?

5G NR和4G LTE的频谱效率有哪些不同?

下行链路频谱效率= 2.31 x 10 ^ 9 bps / 100 x 10 ^ 6 Hz =  23 bits/s/ Hz

上行链路频谱效率= 2.47 x 10 ^ 9 bps / 100 x 10 ^ 6 Hz =  24 bits/s/ Hz

注意:这里仅考虑合理基线假设的理论值,实际网络性能可能有所不同。

以上就是5G NR和4G LTE的频谱效率有哪些不同?的介绍。

未来5G会对云专线、服务器产生什么影响,以后我们会继续探讨。

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