4G LTE到底能有多快？

Hi，大家好，我是小棗君~

好久沒發技術科普專題啦！

不如我們利用這個秋高氣爽的周末，一起來燒燒腦？ 嘿嘿。。。

今天，小棗君要和大家介紹的是——

4G LTE，到底能有多快？

答案我不會直接告訴你滴。。。要靠我們自己一步一步地推演出來。。。

來吧！ Let』s do it！

以前我們說過，無線通信整個過程中，既有無線介質，也有有線介質。

但是，因為有線介質的速度一般都很快，所以影響整個系統通信速度的瓶頸，在於無線。

所以——

LTE之所以快，就是無線部分（手機到基站）快。

數據從手機到基站，或者從基站到手機，是按一塊一塊來的。

簡單理解，就像「切豆腐」，從大塊切成小塊，小塊再切成更小塊，再到更更小塊，它都必須是塊，有最小塊，但不能打成豆腐渣。

前方高能預警！請集中注意力！

LTE是具有頻域和時域二維的資源。

對於LTE來說，最小的無線資源單位是RE（Resource Element，資源粒子）。

1個RE（資源粒子）就是用1個子載波傳送1個OFDM符號（Symbol）。

1個OFDM符號可以容納2、4、6個數據位。

（一個OFDM符號包含的比特數還與資源元素選用的調製方式有關係。如果採用QPSK，每個符號對應2bit。如果採用16QAM，每個符號對應4bit。如果採用64QAM，每個符號對應6bit。）

結論A：1個資源粒子最多傳送6個數據位。

>>>> 子載波是什麼？OFDM符號又是什麼？

這個就涉及到LTE的關鍵技術之一：正交頻分復用（OFDM）

為避免大家暈掉，今天我們先不解釋，下次專題說它。

大家只需要先記住：LTE系統中，一個子載波等於15KHz。

繼續往下看。

RE（資源粒子）是物理層資源最小的粒度，管理起來很不方便，所以，LTE管理和調度比它大一級的單位——RB（Resource Block，資源塊）。

一個RB等於多少個RE？ 7×12=84

所以，通常說：

1個RB（資源塊）就是用12個子載波傳送7個OFDM符號（Symbol）。

簡而言之，

結論B：1個資源塊最多傳送6×84=504個數據位。

一個RB（資源塊），在時域（上圖x軸）上，就是一個時隙（slot）。

因為 1個時隙 = 0.5ms

所以 1秒=1000ms=2000個時隙

再因為，12個子載波通常也叫1組子載波。

所以，我們通常也說：

1個RB（資源塊）就是同時用1組子載波傳送1個時隙。

保持耐心，我們繼續！

根據設計，LTE系統支持多種頻率帶寬配置：

1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz

其中，最大的是20MHz，最小的是1.4MHz。

為什麼是20MHz呢？

因為LTE被設計為最多允許110組子載波（1組=12個）同時傳輸。

110 ×（15KHz×12）= 19800 KHz ≈ 20 MHz

答案就要出來了。。。

一目了然，理論上，手機和基站之間最高的傳輸速率等於

有沒有暈掉？我自己都有點暈。。。

那麼，問題來了。。。

你手機上網，什麼時候達到過 110 Mbps ？

從來沒有！

為啥呢？ 原因很多。。。

首先，110M是手機和基站之間整個的通信速率，其中有的要用於管理開銷，所以並不等於用戶數據的下載速率。

然後，是因為信號傳輸方面的原因。

最主要的——用戶不止你一個啊。。。

兩個人就變成二分之一，三個人就變成三分之一。。。

那一個教室就100人了，豈不是速度只有百分之一？

一個基站覆蓋幾平方公里，上千人，那網速豈不是千分之一？

不是的哦。大家不要忘了，我們前面說的頻寬，是20MHz。

但以移動為例，移動LTE有3個頻段，130MHz左右的資源：

所以，它可以提供多個20MHz，滿足用戶需求。

實在是人特別多的場合（演唱會或比賽），它才會增加基站，或使用應急通信保障車，擴充網路容量。

另外，如果手機支持多天線技術（MIMO）的話，用戶實際感受速率肯定也會和理論值不一樣。

所以，大家一定要具體情況具體分析。

第二個問題，為什麼LTE-A號稱峰值速度能達到1000Mbps呢？

LTE-A，就是LTE-Advanced，就是增強版的LTE，採用了包括載波聚合技術在內的多種先進技術。

關鍵就是這個載波聚合。簡單地說，它可以將多個載波聚合成一個更寬的頻譜，同時也可以把一些不連續的頻譜碎片聚合到一起。

（圖片來自網路）

頻譜更寬了，速率當然就翻倍提高了。。。

好啦，今天的內容就到這裡！

想知道什麼是無線幀嗎？

想知道FDD LTE和TDD LTE的區別在哪嗎？

想知道什麼是CP（循環前綴）嗎？

……

下節課，小棗君在鮮棗課堂等你喲！

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