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与目前的无线网络相比,5G有哪些突破?

一名学生在之前的爆发中爆炸说:“五年后,我希望速度是5G最无聊的应用。”但对于消费者来说,目前的5G网络带宽增长是最令人印象深刻的变化。

下图比较了在3G,4G和5G网络上下载高清电影所需的时间;基于数万倍的带宽*,下载时间从3G时代的一天减少到几秒。在这样的带宽环境下,我担心每个人都会很快忘记“带宽”的“瓶颈指标”,并将其视为取之不尽的资源。它被认为是空气和水的自然和自然存在。

(*注意:在通信专业环境中,带宽对应的表达是带宽,也可以转换为带宽来测量它占用的频谱资源;在日常通信的环境中,带宽通常意味着数据的传输速率。容易理解,这里使用第二个语义。)

从3G到4G再到今天的5G,无线网络的带宽经历了数万倍的增长。移动蜂窝网络环境中的视频质量越来越高,体验越来越顺畅。那带宽到底是什么?如何实现带宽的增加?以下是宽带资本“欧洲奇”在宽带资本“CBC Insights”中的分享。主要内容如下:

当我们谈论带宽时,我们在谈论什么?和信息的性质

信息/数据的无线传输原理

从3G,4G到5G,带宽的改善是什么?

Pixabay

01.当我们谈论带宽时,我们在谈论什么?

在3GPP(促进全球电信业近20年技术发展的技术标准开发组织)的官方文件中,带宽的文本表示是“DataRate”,即“信息传输速率”或“数据传输率”。

那么信息/数据的本质是什么?我们在数据传输过程中传输了什么?

信息是对现实(或虚构现实)的复述/再现的现实(或虚构现实)的重现/记录/抽象。

信息是现实的抽象,是一组涉及现实的符号。这个抽象记录的目的是在另一个时间或地点复述/再现原始的“录制现实”。在视频观看的情况下,显示器基于所接收的“符号和指令”简单地投影整个屏幕上的所有像素;投影的结果是我们看到的各种图像。对于语音通信,类似的原因是耳机/喇叭根据所接收的“符号和指令”在发声装置上排列相应的振动。这些振动通过声波传递到鼓膜和耳蜗,最终形成我们的声音感觉。

信息是现实的重演/记录/摘要。这种抽象/记录方法是一种“编码方法”;在接收之后将这些信息再现为现实的过程称为“解码”。

数千年前,人类开始编写活动。本发明文本的目的是记录现实并用于重述或回忆/重复。这本身就是编码 - 解码过程。确切地说,命名或引用事物的过程是“编码”的过程;并且根据相关的参考关系将文本从对象与对象相关联的过程是“解码”的过程。

例如,您可以“命名”或“编码”水果,例如将红蔷薇科水果命名/编码为“Apple”或“Apple”。

编码是建立从具体(物理)到抽象(文本/数字/代码)的一对一通信的过程:

在编码过程中,不仅可以使用汉字和字母,还可以使用数字。例如,我们可以将apple命名/编码为101,将香蕉代码命名为102,将橙色代码命名为103,将名称/代码命名为“good”属性。然后表达“香蕉味道鲜美”可以用“102”代替。或者代码是“102”(这里的数字是随机选择的,没有特殊含义)。

解码是一个将现实与抽象(文本/数字/代码)相关联/复制的过程:

解码过程与编码相反,但它遵循相同的一对一对应关系。例如,刚刚提到的“102”的“某种黄色Musa植物的气味好”的过程是一种解码。处理。

事实上,用数字代替文本是在电报,通信和IT技术中心广泛使用的编码方法。常用的汉字不超过10,000,这意味着可以使用四位数字来命名或编码上述中文字符,例如0001,0002 . 9999。

A《史记》中文大约520,000字,那么这本书可以用520,000 * 4=208万位代替,或者整本书可以编码为208万阿拉伯数字;该算法基本上可以转换为800万比特,对应于容量为1MB的计算机文件(因为实际常用词只有2000-3000,考虑到二进制和十进制计数之间的差异,并进一步通过上下文相关性提高编码效率,整个文档容量可以减小到大约300KB大小;但这部分内容超出了本文的范围,不再重复)。

为什么需要将中文字符编码为数字,为什么要使用二进制(而不是十进制或十六进制)来记录?这很大程度上是因为:

“二分法”是最小的分类单位任何需要分类或计算的场景至少有一种可能性(如果只有一种可能性/只有一种替代状态,没有分类或计数)必要的),并且可以计算或按二分法或二分法的变体分类;也就是说,二进制具有通用性/编码通用性。几乎所有信息都可以转换为二进制代码;

大量的自然现象和思维方式可以借用“有或没有”,“高或低”,“正面或负面”,“长或短”,“真或假”的概念;因此,二进制电路,传感器等具有通用可操作性的级别基于二进制的传感,计算,存储和通信传输具有良好而广泛的物理基础。

让我们总结一下这部分内容:

所有语言“包括数学”都是编解码算法。事实上,通过语言表达心灵意图,使用语言对大脑中的信息进行一次编码,形成一串单词或数字。知道语言“或此编码”的收件人可以使用此语言进行解码,然后在其中获取信息。

2.基于二进制的良好属性,几乎所有信息都可以转换为二进制,用于编码,计算和传输。

3.在数字通信系统中传输的内容是信息形式(文本,语音,图像,视频,气味,触摸等)的抽象/编码,其可以由二进制形式的人直接感受到。例如,一个300KB或1MB的文档,可能包含250万或800万个二进制字符,是编码020,000个汉字《史记》的结果。

02.信息/数据的无线传输原理

正如声音的传输需要媒体一样,信息的传输也需要载体。

声音传播介质广泛可用,除真空环境外几乎可以传输声音;通信信号的传播也可以通过各种载波进行,如普通双绞线(双绞线有很多子类,常见的家用网线就是其中之一),同轴电缆(家用有线电视电缆也是同轴电缆),光纤和无线电波。

在蜂窝网络通信中,数据传输速率的瓶颈经常出现在无线侧(即,移动电话和基站之间的通信)。这里我们还主要介绍无线通信的部分。

无线通信的载体是无线电波

无线电波是电磁波的子集,是具有较低频率的电磁波。

电磁波是在相同的相位中彼此振荡的电磁场,以及在空间中以波的形式移动的电磁场,具有波粒二象性。电磁波以真空中的速率固定,速度是光速。

可见光,红外光,紫外光等都是电磁波。根据频率的不同,电磁波可以分类如下:

无处不在的电磁波

不同频率的电磁波广泛存在于我们的生活中:

无线电,手机,WIFI路由器,微波炉,太阳,人,动物甚至植物都会发出电磁波.

频率是电磁波每单位时间振动的次数。它是确定电磁波性质的重要指标。频率之间的差异很大(相差1021倍!),相应电磁波的特性也大不相同:在大多数情况下,电磁波对人体无害。但放射性高频电磁波对人体非常危险;

频率在3KHz和300GHz之间的电磁波(每秒300-3000亿次振动)通常被称为无线电波;这些无线电波已广泛应用于广播,移动通信,气象,卫星通信,导航和定位,对于海上通信,空间和天文研究,军事通信等,相关的频谱资源也被划分/占用。以下两个图描绘了中国和美国之间的频谱资源许可:

▲中国无线电频率划分图

▲美国无线电频率划分图

由于无线电波是无线通信的载体,无线电波如何传输信息?

在电影中,主角有时通过某些密码传递信息,例如手电筒的交替亮光和黑暗以及墙上是否有吊坠;在日常生活中,驾驶员还会通过闪烁灯发出消息(例如:闪烁车头灯,提示车前;闪烁两盏前灯,是提醒相反方向切换近光灯)。

实际上,无线电波传输信息的方式与前面的例子基本相同;区别在于无线电波的频率非常高,并且可以在一秒钟内“闪烁”数十亿次,因此可以在短时间内传输。很多信息。

如果我们将汽车前灯定义为闪光一次,则表示汉字“一”,第二次表示“两个”,连续闪烁11次表示“人”,12次表示“场”.然后全部汉字对应一个闪烁频率。然后我们也可以通过闪光的前灯传递闪光灯[3x9A8B];如果前大灯可以在一秒钟内闪烁30亿次(对应频率3G,1G=1Trillion=10亿),并通过《史记》需要闪烁次数不超过30亿次,相应的传输时间确实如此不超过1秒。

汽车前照灯的例子是一个非常简化的模型;但实际的信号传输过程并不那么简单。仍以《史记》为例:

首先,书中的所有520,000个单词都可以转换成(二进制)数字代码,然后加载到无线电波(这个过程称为调制)并传输。

接收端的天线接收相关的无线电波并将无线电波中的信息恢复为二进制数字码(该过程称为解调)。

移动电话/计算机将解调后的二进制数字代码转换成汉字。

调制:将二进制数字代码嵌入/加载到无线电波中。二进制下的数字代码只有0,1个状态,无线电波的形状是无数的峰和谷,因此很容易在峰,谷和0,1之间建立“一些”对应关系。基于这种对应关系,我们可以将“1001”转换为无线电波的“峰谷峰值”的状态,并且还基于该“峰谷峰值”的状态恢复原始值“1001”。这只是简化框架的简化。下面我们正式介绍两种“调制”方法 AM和FM。这是正确的,AM和FM在这里是我们在收音机上看到的两个英文字母。大约100年前,这两种调制方法被用于广播。

幅度调制(AM),幅度调制。 AM调制方法出现在上个世纪初,最初用于语音传输。幅度意味着幅度,这意味着在这种模式下,载波的幅度可以调整(在图中,幅度反映在波形的高度,幅度越大,高度越高),因此它可以反映原始信息的特征。 (将原始信息的图形特征附加到载体,以使调制图形呈现与原始信息类似的图形特征);

▲AmplitudeModulation图(其中第一行是原始信息,第二行是载波,第三行是调制后的AM信号;调制后,AM信号的轮廓和原始信号呈现类似的形式)

频率调制(FM),频率调制。 FM出现的时间比AM早一点,是由无线电广播公司发明的。所谓的频率调制是指调整载波频率的能力(在图中,频率反映在峰值谷的密度上,密度越高,频率越高),这样就可以反映出频率特性。原始信息(将原始信息的图形特征附加到载体中,使调制图案和原始信息呈现相似的图形特征)。

与AM不同,在幅度调制模式下,调制波形和原始信息呈现类似的“形状”(下图中的黑色原始信息和AM转换后的红色波形),但在频率调制中,调制图案的幅度仍然存在相同,但在原始信息峰值的位置,它显示更高的频率/密度,并且原始信息槽的位置表现为更低的频率/更稀疏的,其中波形是密集和稀疏的。对应于原始信息的峰值和谷值(下图中的黑色原始信息和FM转换后的蓝色波形)。

▲FrenquencyModulation Schematic

AM和FM最接近我们的生活,原则更简单。在AM和FM之后,仍然发明了许多调制方法,但核心思想是相似的。

03.从3G到4G和5G,信息速率有何提高?

我们已经知道无线电波是无线通信的载体,然后无线通信速率也称为“带宽”。因素是什么?

车道只能分配给汽车,否则容易发生交通事故;一行信头纸只能在给定位置写一个字,否则堆叠在一起的两三个字很容易模糊,不能清晰看到,这就是“干扰”“。”

车道;和带宽,可以理解为以单位时间/车辆通过的数量传输的信息量。通过这种方式,带宽问题转化为:1。提高流量效率(增加单个车的负载);在通信中,这称为频谱效率(以bps/Hz为单位)。 2.扩大车道的宽度。

更有效的调制方法可以提高频谱效率

如上所述,除了AM和FM之外,工程师还发明了许多方法来增加无线电波中每个“振动”传输的数据量/单个汽车的负载容量(bps/Hz)。其中,QuadratureAmplitudeModulation(QAM正交幅度调制)技术是提高3.5G以来频谱效率的重要途径,并在5G时代发挥了重要作用。

前面我们提到调制的目的是将原始信息(二进制码)加载到无线电波中,例如,无线电波的“峰谷峰值”状态表示“1001”;在这里,为了提高传输效率,工程师使用更先进的调制算法,“峰谷峰值”的振动周期可以代表更多的原始信息(意味着代表更多数字的二进制代码,例如使用一个周期来表示“ “)。 >

▲调制模式的进展5GinPerspective: APragmaticGuidetoWhatisNext

让我们回到汉字的例子:假设最常用的汉字是1024,那么每次传输过程中,每个汉字对应的代码(从1到1024)都可以用类似的方式表示。汽车前照灯;当每个信号包含16个状态点(16QAM)时,最多需要64个信号才能完成汉字传输(64 * 16=1024,最多对应1024个闪烁),但每个信号包含1024个状态点(1024QAM) ),每个信号可以代表一个汉字,从而大大提高传输效率。

新技术应用解锁更多频谱资源

通过加宽通道宽度可以更容易地想到增加带宽的方法,但实现起来也很困难。如频谱划分图所示,已分配可用的可用频谱资源;未占用的频率通常位于高频区域。这部分频谱资源类似于农业中的盐碱地,是一个更加困难的频段。直观地说,当汽车的速度越来越高时,公路调度管理的难度就越大。如果稍微无意,可能会导致车道偏离/脱轨或导致交通事故。类似地,使用高频带并不容易。通过诸如波束成形和多MIMO(多输入多输出)之类的技术,先前不可用的高频带现在也可以用于蜂窝无线通信,并且解锁新的频谱资源。在高频毫米波段,单个子载波(ComponentCarrier)的带宽可以达到400MHz甚至1GHz,这是上一代技术的几倍。

通过同时建立多个连接来提高数据传输速率

除了扩大车道宽度和增加车辆负载之外,工程师还发现通过增加车辆高度还可以进一步提高交通效率,这是MIMO的另一个性能优势。 MIMO使用多个发射和接收天线同时发送和接收多个数据流,这相当于为同一终端设备(例如移动电话)建立多个通信链路,这自然使移动电话的通信速度加倍。 2X2 MIMO意味着基站有两个发射天线,手机上有两个接收天线,理论速率加倍;而4X4 MIMO意味着理论速率为4倍。

下图显示了不同蜂窝无线网络的带宽比较。蓝色代表理论值,绿色代表典型的用户体验值。

LTEto5G,RysavyResearch/5GAmericas,August2018,组织

让我们最后关注下一步:

信息的本质是对现实世界的抽象;这种抽象的结果体现在一组符号系统(如语言,如数字)中。

2.所有符号系统都可以转换为二进制数。

3.二进制编码结合无线电波的频率特性可以在短时间内传输大量信息。

频谱资源和频谱效率是决定无线传输速率(带宽)的主要因素。

16: 07

来源:好母亲,好父亲的

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下图比较了在3G,4G和5G网络上下载高清电影所需的时间;基于数万倍的带宽*,下载时间从3G时代的一天减少到几秒。在这样的带宽环境下,我担心每个人都会很快忘记“带宽”的“瓶颈指标”,并将其视为取之不尽的资源。它被认为是空气和水的自然和自然存在。

(*注意:在通信专业环境中,带宽对应的表达是带宽,也可以转换为带宽来测量它占用的频谱资源;在日常通信的环境中,带宽通常意味着数据的传输速率。容易理解,这里使用第二个语义。)

从3G到4G再到今天的5G,无线网络的带宽经历了数万倍的增长。移动蜂窝网络环境中的视频质量越来越高,体验越来越顺畅。那带宽到底是什么?如何实现带宽的增加?以下是宽带资本“欧洲奇”在宽带资本“CBC Insights”中的分享。主要内容如下:

当我们谈论带宽时,我们在谈论什么?和信息的性质

信息/数据的无线传输原理

从3G,4G到5G,带宽的改善是什么?

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01.当我们谈论带宽时,我们在谈论什么?

在3GPP(促进全球电信业近20年技术发展的技术标准开发组织)的官方文件中,带宽的文本表示是“DataRate”,即“信息传输速率”或“数据传输率”。

那么信息/数据的本质是什么?我们在数据传输过程中传输了什么?

信息是对现实(或虚构现实)的复述/再现的现实(或虚构现实)的重现/记录/抽象。

信息是现实的抽象,是一组涉及现实的符号。这个抽象记录的目的是在另一个时间或地点复述/再现原始的“录制现实”。在视频观看的情况下,显示器基于所接收的“符号和指令”简单地投影整个屏幕上的所有像素;投影的结果是我们看到的各种图像。对于语音通信,类似的原因是耳机/喇叭根据所接收的“符号和指令”在发声装置上排列相应的振动。这些振动通过声波传递到鼓膜和耳蜗,最终形成我们的声音感觉。

信息是现实的重演/记录/摘要。这种抽象/记录方法是一种“编码方法”;在接收之后将这些信息再现为现实的过程称为“解码”。

数千年前,人类开始编写活动。本发明文本的目的是记录现实并用于重述或回忆/重复。这本身就是编码 - 解码过程。确切地说,命名或引用事物的过程是“编码”的过程;并且根据相关的参考关系将文本从对象与对象相关联的过程是“解码”的过程。

例如,您可以“命名”或“编码”水果,例如将红蔷薇科水果命名/编码为“Apple”或“Apple”。

编码是建立从具体(物理)到抽象(文本/数字/代码)的一对一通信的过程:

在编码过程中,不仅可以使用汉字和字母,还可以使用数字。例如,我们可以将apple命名/编码为101,将香蕉代码命名为102,将橙色代码命名为103,将名称/代码命名为“good”属性。然后表达“香蕉味道鲜美”可以用“102”代替。或者代码是“102”(这里的数字是随机选择的,没有特殊含义)。

解码是一个将现实与抽象(文本/数字/代码)相关联/复制的过程:

解码过程与编码相反,但它遵循相同的一对一对应关系。例如,刚刚提到的“102”的“某种黄色Musa植物的气味好”的过程是一种解码。处理。

事实上,用数字代替文本是在电报,通信和IT技术中心广泛使用的编码方法。常用的汉字不超过10,000,这意味着可以使用四位数字来命名或编码上述中文字符,例如0001,0002 . 9999。

A《史记》中文大约520,000字,那么这本书可以用520,000 * 4=208万位代替,或者整本书可以编码为208万阿拉伯数字;该算法基本上可以转换为800万比特,对应于容量为1MB的计算机文件(因为实际常用词只有2000-3000,考虑到二进制和十进制计数之间的差异,并进一步通过上下文相关性提高编码效率,整个文档容量可以减小到大约300KB大小;但这部分内容超出了本文的范围,不再重复)。

为什么需要将中文字符编码为数字,为什么要使用二进制(而不是十进制或十六进制)来记录?这很大程度上是因为:

“二分法”是最小的分类单位任何需要分类或计算的场景至少有一种可能性(如果只有一种可能性/只有一种替代状态,没有分类或计数)必要的),并且可以计算或按二分法或二分法的变体分类;也就是说,二进制具有通用性/编码通用性。几乎所有信息都可以转换为二进制代码;

大量的自然现象和思维方式可以借用“有或没有”,“高或低”,“正面或负面”,“长或短”,“真或假”的概念;因此,二进制电路,传感器等具有通用可操作性的级别基于二进制的传感,计算,存储和通信传输具有良好而广泛的物理基础。

让我们总结一下这部分内容:

所有语言“包括数学”都是编解码算法。事实上,通过语言表达心灵意图,使用语言对大脑中的信息进行一次编码,形成一串单词或数字。知道语言“或此编码”的收件人可以使用此语言进行解码,然后在其中获取信息。

2.基于二进制的良好属性,几乎所有信息都可以转换为二进制,用于编码,计算和传输。

3.在数字通信系统中传输的内容是信息形式(文本,语音,图像,视频,气味,触摸等)的抽象/编码,其可以由二进制形式的人直接感受到。例如,一个300KB或1MB的文档,可能包含250万或800万个二进制字符,是编码020,000个汉字《史记》的结果。

02.信息/数据的无线传输原理

就像声音的传播需要媒体一样。信息的传输也需要运营商。

声音传播介质广泛可用,除真空环境外几乎可以传输声音;通信信号的传播也可以通过各种载波进行,如普通双绞线(双绞线有很多子类,常见的家用网线就是其中之一),同轴电缆(家用有线电视电缆也是同轴电缆),光纤和无线电波。

在蜂窝网络通信中,数据传输速率的瓶颈经常出现在无线侧(即,移动电话和基站之间的通信)。这里我们还主要介绍无线通信的部分。

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无线电波是电磁波的子集,是具有较低频率的电磁波。

电磁波是在相同的相位中彼此振荡的电磁场,以及在空间中以波的形式移动的电磁场,具有波粒二象性。电磁波以真空中的速率固定,速度是光速。

可见光,红外光,紫外光等都是电磁波。根据频率的不同,电磁波可以分类如下:

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频率在3KHz和300GHz之间的电磁波(每秒300-3000亿次振动)通常被称为无线电波;这些无线电波已广泛应用于广播,移动通信,气象,卫星通信,导航和定位,对于海上通信,空间和天文研究,军事通信等,相关的频谱资源也被划分/占用。以下两个图描绘了中国和美国之间的频谱资源许可:

▲中国无线电频率划分图

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实际上,无线电波传输信息的方式与前面的例子基本相同;区别在于无线电波的频率非常高,并且可以在一秒钟内“闪烁”数十亿次,因此可以在短时间内传输。很多信息。

如果我们将汽车前灯定义为闪光一次,则表示汉字“一”,第二次表示“两个”,连续闪烁11次表示“人”,12次表示“场”.然后全部汉字对应一个闪烁频率。然后我们也可以通过闪光的前灯传递闪光灯[3x9A8B];如果前大灯可以在一秒钟内闪烁30亿次(对应频率3G,1G=1Trillion=10亿),并通过《史记》需要闪烁次数不超过30亿次,相应的传输时间确实如此不超过1秒。

汽车前照灯的例子是一个非常简化的模型;但实际的信号传输过程并不那么简单。仍以《史记》为例:

首先,书中的所有520,000个单词都可以转换成(二进制)数字代码,然后加载到无线电波(这个过程称为调制)并传输。

接收端的天线接收相关的无线电波并将无线电波中的信息恢复为二进制数字码(该过程称为解调)。

移动电话/计算机将解调后的二进制数字代码转换成汉字。

调制:将二进制数字代码嵌入/加载到无线电波中。二进制下的数字代码只有0,1个状态,无线电波的形状是无数的峰和谷,因此很容易在峰,谷和0,1之间建立“一些”对应关系。基于这种对应关系,我们可以将“1001”转换为无线电波的“峰谷峰值”的状态,并且还基于该“峰谷峰值”的状态恢复原始值“1001”。这只是简化框架的简化。下面我们正式介绍两种“调制”方法 AM和FM。这是正确的,AM和FM在这里是我们在收音机上看到的两个英文字母。大约100年前,这两种调制方法被用于广播。

幅度调制(AM),幅度调制。 AM调制方法出现在上个世纪初,最初用于语音传输。幅度意味着幅度,这意味着在这种模式下,载波的幅度可以调整(在图中,幅度反映在波形的高度,幅度越大,高度越高),因此它可以反映原始信息的特征。 (将原始信息的图形特征附加到载体,以使调制图形呈现与原始信息类似的图形特征);

▲AmplitudeModulation图(其中第一行是原始信息,第二行是载波,第三行是调制后的AM信号;调制后,AM信号的轮廓和原始信号呈现类似的形式)

频率调制(FM),频率调制。 FM出现的时间比AM早一点,是由无线电广播公司发明的。所谓的频率调制是指调整载波频率的能力(在图中,频率反映在峰值谷的密度上,密度越高,频率越高),这样就可以反映出频率特性。原始信息(将原始信息的图形特征附加到载体中,使调制图案和原始信息呈现相似的图形特征)。

与AM不同,在幅度调制模式下,调制波形和原始信息呈现类似的“形状”(下图中的黑色原始信息和AM转换后的红色波形),但在频率调制中,调制图案的幅度仍然存在相同,但在原始信息峰值的位置,它显示更高的频率/密度,并且原始信息槽的位置表现为更低的频率/更稀疏的,其中波形是密集和稀疏的。对应于原始信息的峰值和谷值(下图中的黑色原始信息和FM转换后的蓝色波形)。

▲FrenquencyModulation Schematic

AM和FM最接近我们的生活,原则更简单。在AM和FM之后,仍然发明了许多调制方法,但核心思想是相似的。

03.从3G到4G和5G,信息速率有何提高?

我们已经知道无线电波是无线通信的载体,然后无线通信速率也称为“带宽”。因素是什么?

车道只能分配给汽车,否则容易发生交通事故;一行信头纸只能在给定位置写一个字,否则堆叠在一起的两三个字很容易模糊,不能清晰看到,这就是“干扰”“。”

车道;和带宽,可以理解为以单位时间/车辆通过的数量传输的信息量。通过这种方式,带宽问题转化为:1。提高流量效率(增加单个车的负载);在通信中,这称为频谱效率(以bps/Hz为单位)。 2.扩大车道的宽度。

更有效的调制方法可以提高频谱效率

如上所述,除了AM和FM之外,工程师还发明了许多方法来增加无线电波中每个“振动”传输的数据量/单个汽车的负载容量(bps/Hz)。其中,QuadratureAmplitudeModulation(QAM正交幅度调制)技术是提高3.5G以来频谱效率的重要途径,并在5G时代发挥了重要作用。

前面我们提到调制的目的是将原始信息(二进制码)加载到无线电波中,例如,无线电波的“峰谷峰值”状态表示“1001”;在这里,为了提高传输效率,工程师使用更先进的调制算法,“峰谷峰值”的振动周期可以代表更多的原始信息(意味着代表更多数字的二进制代码,例如使用一个周期来表示“ “)。 >

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让我们回到汉字的例子:假设最常用的汉字是1024,那么每次传输过程中,每个汉字对应的代码(从1到1024)都可以用类似的方式表示。汽车前照灯;当每个信号包含16个状态点(16QAM)时,最多需要64个信号才能完成汉字传输(64 * 16=1024,最多对应1024个闪烁),但每个信号包含1024个状态点(1024QAM) ),每个信号可以代表一个汉字,从而大大提高传输效率。

新技术应用解锁更多频谱资源

通过加宽通道宽度可以更容易地想到增加带宽的方法,但实现起来也很困难。如频谱划分图所示,已分配可用的可用频谱资源;未占用的频率通常位于高频区域。这部分频谱资源类似于农业中的盐碱地,是一个更加困难的频段。直观地说,当汽车的速度越来越高时,公路调度管理的难度就越大。如果稍微无意,可能会导致车道偏离/脱轨或导致交通事故。类似地,使用高频带并不容易。通过诸如波束成形和多MIMO(多输入多输出)之类的技术,先前不可用的高频带现在也可以用于蜂窝无线通信,并且解锁新的频谱资源。在高频毫米波段,单个子载波(ComponentCarrier)的带宽可以达到400MHz甚至1GHz,这是上一代技术的几倍。

通过同时建立多个连接来提高数据传输速率

除了扩大车道宽度和增加车辆负载之外,工程师还发现通过增加车辆高度还可以进一步提高交通效率,这是MIMO的另一个性能优势。 MIMO使用多个发射和接收天线同时发送和接收多个数据流,这相当于为同一终端设备(例如移动电话)建立多个通信链路,这自然使移动电话的通信速度加倍。 2X2 MIMO意味着基站有两个发射天线,手机上有两个接收天线,理论速率加倍;而4X4 MIMO意味着理论速率为4倍。

下图显示了不同蜂窝无线网络的带宽比较。蓝色代表理论值,绿色代表典型的用户体验值。

LTEto5G,RysavyResearch/5GAmericas,August2018,组织

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信息的本质是对现实世界的抽象;这种抽象的结果体现在一组符号系统(如语言,如数字)中。

2.所有符号系统都可以转换为二进制数。

3.二进制编码结合无线电波的频率特性可以在短时间内传输大量信息。

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编码

无线电波

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带宽

光谱

读()

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