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RE7×12=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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