【资料名称】：用香农公式去解释LTE的传输速率

【资料作者】：Vivicon

【资料日期】：2013.9.25

【资料语言】：中文

【资料格式】：DOC

【资料目录和简介】：

（我在论坛是懒人，经常看帖下载不发帖，这不又好久不发帖，不让我下载了。为了回馈MSCBSC论坛带给我的许多知识，我发一篇整理的关于LTE速率的短文，写这篇短文的启发是看了前段时间咱们论坛微信的LTE每日一课，其中有位大侠的观点很有意思，我将这个观点扩充了一下。我们部门搞了一个微信公共平台，打算把这篇短文放到微信平台上去，正好大家给我挑挑刺，看看哪里写的不对，欢迎指正。需要说明的是，微信平台面对的是大众，为便于理解，语言尽可能口语化，技术细节也没有展开，比如下文中说的速率都是物理层的速率，其实并不是真正用户感知的速率。如果有时间的话我也意将此文展开写成一篇技术流文章，哈哈）


用香农公式去解释LTE的传输速率

先向信息论鼻祖----香农大师致敬。

抛开具体的术语不论，对于广大手机上网用户而言，2G、3G、4G最直观的差异就在于数据传输速率的不断提升。3GPP中要求LTE的速率要达到300Mbps，这是一个非常高的数据传输速率，那么它是如何做到的呢？

我们来看香农公式，C=B*log2(1+S/N)，解释是：信道容量与信道带宽成正比，同时还取决于系统信噪比以及编码技术。那我们是否可以这么来理解这个公式：C=B*V，信息的最大传送速率=信道带宽*频谱利用率。

这么看来，提高速率的方法有两种，一种是加大信道带宽，另一种是提高频谱利用率。

先来看带宽，比较一下2G、3G、LTE的带宽，2G的GSM每个频点的带宽200KHz，即每个用户的可用带宽是200KHz；3G每个用户的可用带宽是5MHz；而LTE的可用带宽是20MHz。带宽越大资源越多，速率自然越高，但是频率资源是非常有限的，所以仅通过扩展带宽的方法是不可行的。

再来看频谱利用率，即每秒每Hz传输的比特数，比特数越多意味着利用率越高。提高频谱利用率的手段一般是采用高效的编码方式和高阶的调制方式。高效的编码方式能使得数据在传输时的抗干扰性增强，也就意味着吞吐量的提升；高阶的调制方式能使得一个脉冲符号代表更多的比特数，比如BPSK调制后一个脉冲符号仅代表1个比特信息，而64QAM调制后一个脉冲符号却代表6个比特信息，对速率的提升是数量级的。2G的GSM使用的是GMSK调制方式，编码后信息最大传送速率为270.4kbps，这些是在200KHz的载波带宽上完成的，那么就可以得到GSM的频谱利用率为1.35bits/s/Hz。3G标准中使用了更高阶的编码和调制技术，使得频谱利用率达到2.8bits/s/Hz甚至更高。LTE在调制和编码上和3G一样，都使用了turbo编码和最高64QAM的调制技术，并且LTE支持多天线技术MIMO，就像是原本一个人用一个天线发数据，MIMO后一个人可以用多个天线发数据，速率也是成倍增长的。不仅如此，LTE还使用了OFDM等多种技术来提高频谱利用率，所以LTE的频谱利用率高达15bits/s/Hz。

综上所述，LTE能实现高速的数据传输速率，最主要的手段是采用了高效的编码方式和高阶的调制方式，以及OFDM技术、MIMO技术等等提高了频谱的利用率。

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