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为什么要使用4G+(载波聚合)?

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发表于 2020-5-18 11:30:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
载波是一个特定频率的无线电波,它是现在无线通信使用信息载体,比如现在4G就使用1.4MHz、5MHz、15MHz和20MHz等频段的载波。载波聚合简单的说就是将多个不同频率(或者相同)的载波聚合成一个更宽的频谱,同时也可以把一些不连续的频谱碎片聚合到一起,从而达到提高带宽的效果,而三载波聚合就是把三个载波(可以是相同也可以为不同)聚合在一起。
如果我们把载波比喻成高速公路车道,载波聚合就像是高速公路的扩容,比如把原来四车道更改成八车道,显然现在车道更多,这样可以容纳更多车辆同时通行,提高了高速公路的通行效率。比如这次广州移动测试的4G LTEAdvanced Cat.9三载波聚合就是通过聚合2575~2635M频段带宽为60M的三个载波(每载波20M),现场LTE网络的实际峰值速率达到290Mbps以上,已经非常接近330Mbps的理论极限,三路载波聚合大大提高4G网络的下载速率


Mbps即Milionbit pro second(百万位每秒),1Mbps=1000Kbps=1000/8KBps=125KBps,即1M的带宽下载的速度理论最高值是125KB/s。这里的Mbps即我们常说的100M、50M宽带的单位,现在三载波聚合最高下载速度可以达到450Mbps,即最快下载速度可以达到54.93MB/S(即1S可完成50MB大小文件的下载),也就是说现在3GB大小的Windows 7安装文件,大约1分钟即可完成下载了。
为什么更快——三载波聚合背后的技术
那么为什么将多个频率的载波聚合在一起就可以提高4G网络的下载速率?其实这从香农定理就可以推导得到,香农定理的公式是:C=B *log2(1+S/N),其中的C是信道支持的最大速度或者叫信道容量,这里我们也可以把C理解为下载速率;B是信道的带宽,在4G网络中就是载波的带宽,S/N是信噪比。
显然根据公式的定义,如果要提高下载速率,一是提高S/N的值,现在4G网络采用高效的编码方式和高阶的调制方式进行优化,基本上已经将S/N优化到最高值,另一个方法则是是对信道的带宽进行提升。实际上无线网络从最初的拨号上网一直到现在的4G,网络提速的方法也主要是通过提高信道的带宽实现。如通常音频电话连接支持的频率范围为300Hz到3300Hz,即公式中的B=3300Hz-300Hz=3000Hz,而一般链路典型的信噪比是30dB,即S/N=1000,因此我们可以求出电话拨号的理论下载速率是C=3000×log2(1+ 1000) ≈30Kbps,这就是28.8Kbps调制解调器下行的理论上的最大值。
移动网络技术在不断进步,与之对应的信道带宽也在不断提高。如2G的GSM每个频点的带宽200KHz,3G每个用户的可用带宽是5MHz,而现在4G-LTE的可用带宽是20MHz。信道的带宽(即B值)从GSM的200KHz提升到现在4G-LTE的20MHz,网速也相应的从9.6Kpbs提高到100Mbps(理论最高值),其中的幕后功臣就主要是信道带宽的提高(图2)。




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