五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】5G能干什么? -- 铁手

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家园 香农定理定义了上限

奈奎斯特证明,对于一个带宽为W赫兹的理想无噪声信道,其最大码元(信号)速率为2W波特。这一限制是由于存在码间干扰。如果被传输的信号包含了M个状态值(信号的状态数是M),那么W赫兹信道所能承载的最大数据传输速率(信道容量)是:

C =2×W×log2M(bps)

假设带宽为W赫兹信道中传输的信号是二进制信号(即信道中只有两种物理信号),那么该信号所能承载的最大数据传输速率是2Wbps。例如,使用 带宽为3KHz的话音信道通过调制解调器来传输数字数据,根据奈奎斯特定理,发送端每秒最多只能发送2×3000个码元。如果信号的状态数为2,则每个信 号可以携带1个比特信息,那么话音信道的最大数据传输速率是6Kbps;如果信号的状态数是4,则每个信号可以携带2个比特信息,那么话音信道的最大数据 传输速率是12Kbps。

按照奈奎斯特定理,我们可以无限提升调制状态数M从而无限提升信道容量。从2G,3G,4G到5G,调制状态数不断提升。可惜,这个方法收到实际环境噪声的影响。

香农对于有噪声环境,提出了香农定理:

对于带宽为W赫兹,信噪比为S/N的信道,其最大数据传输速率(信道容量)为:

C = W×log2(1+S/N)(bps)

例如,对于一个带宽为3KHz,信噪比为30dB(S/N就是1000)的话音信道,无论其使用多少个电平信号发送二进制数据,是2G还是3G,4G还是5G,其数据传输速率 不可能超过30Kbps。

如果卫星的总有效频宽是1GHz,正常信噪比是30dB,最大速率是30Gbps。实际上香农定理仅仅考虑了高斯噪声,实际上还有脉冲噪声,因此实际带宽要小得多。30Gbps大概相当于我们楼道里面电信的GPON吞吐量。

要覆盖全上海,那是笑话。

通宝推:朴石,不会游泳的鲨鱼,
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