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來(lái)源：無(wú)線深海

作者：蜉蝣采采

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導(dǎo)? 讀

5G曾經(jīng)吹下的牛實(shí)現(xiàn)了嗎？

無(wú)線頻譜，是運(yùn)營(yíng)商最寶貴的資源。如果把無(wú)線網(wǎng)絡(luò)比作一片稻田的話，無(wú)線頻譜就是種植這些水稻的土地。如果土地本來(lái)就少，還想要高產(chǎn)的話，只能從培育良種上下功夫。

移動(dòng)通信的每一代發(fā)展，都相當(dāng)于培育出了更高產(chǎn)的水稻品種，再結(jié)合開(kāi)荒，把以前難以利用的貧瘠土地也想辦法用上，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的數(shù)倍增長(zhǎng)。

對(duì)于通信來(lái)說(shuō)，提升產(chǎn)量就是要在同樣大小的帶寬（單位一般為MHz）上，實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率（單位為Mbit/s）。4G和5G可以支持多種不同的系統(tǒng)帶寬，要衡量它們的能力的話，就需要算下單位帶寬的傳輸速率，也叫做頻譜效率：

速率（Mbit/s）/帶寬（MHz）=頻譜效率（bit/s/Hz）

這么一算，我們就知道了頻譜效率，也就是每秒時(shí)間內(nèi)，在每赫茲的頻譜上，能傳多少比特的數(shù)據(jù)。

我們可以算一下：

	4G	5G
帶寬	20M	100M
雙工模式	FDD	TDD
調(diào)制方式	256QAM	256QAM
天線數(shù)	4	64
幀結(jié)構(gòu)	FDD下行	5毫秒單周期
峰值速率（下行）	391.63 Mbps	7.21 Gbps
頻譜效率（下行）	19.58 bit/s/Hz	72.1 bit/s/Hz

在上表中，5G的小區(qū)理論頻譜效率是4G的3.68倍。

LTE用的是最主流的4天線發(fā)射，每個(gè)小區(qū)和每個(gè)用戶(hù)能實(shí)現(xiàn)的流數(shù)相同，都是最多4流；而5G則使用64天線發(fā)射，雖然每個(gè)用戶(hù)還是只能支持最多4流，但在Massive MIMO技術(shù)的加持下，整個(gè)小區(qū)同樣的頻譜可以多個(gè)用戶(hù)復(fù)用，一共實(shí)現(xiàn)16流，在峰值速率上碾壓4G。

也就是說(shuō)，Massive MIMO技術(shù)帶來(lái)的多用戶(hù)多流傳輸，是5G理論頻譜效率提升的關(guān)鍵。對(duì)單個(gè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，5G的頻譜效率就和4G相當(dāng)了，速率的提升主要靠系統(tǒng)帶寬的增大。

上面說(shuō)的是理論上的最大頻譜效率，跟真實(shí)用戶(hù)在真實(shí)小區(qū)中是完全不同的。實(shí)際使用中，峰值速率鐵定是達(dá)不到的，影響速率的因素實(shí)在是太多了。

這就需要一個(gè)更實(shí)用的指標(biāo)：平均頻譜效率。

試想一下，密集城區(qū)，郊區(qū)，還有農(nóng)村地區(qū)基站的天線數(shù)不同，天線高度高度不同，頻段也有可能不同，站間距不同，用戶(hù)數(shù)不同，建筑物對(duì)無(wú)線信號(hào)傳播的反射，衍射，還有吸收作用也不一樣，小區(qū)速率能一樣嗎？

就算在同一個(gè)基站下，多個(gè)用戶(hù)離基站的遠(yuǎn)近不一樣，用的手機(jī)不同，移動(dòng)速度也不相同，做的業(yè)務(wù)也不同，這么多用戶(hù)一共能達(dá)到多少吞吐量？

這個(gè)系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，要知道平均頻譜效率就必須借助計(jì)算機(jī)，把上述這些變量全部輸入到系統(tǒng)中去，再加上很多假設(shè)，根據(jù)一定的模型來(lái)計(jì)算。這個(gè)過(guò)程就叫做仿真。

一般情況下，基站采用4天線發(fā)射，4G在城區(qū)的平均頻譜效率在2.9 bit/s/Hz左右，也就是說(shuō)，20M帶寬的4G小區(qū)的平均下行速率只能達(dá)到58Mbps。

5G基站采用64天線發(fā)射，在密集城區(qū)的平均頻譜效率在10 bit/s/Hz左右，也就是說(shuō)，100M帶寬的5G小區(qū)，平均下行速率約為1Gbps。

跟最大頻譜效率類(lèi)似，5G是4G的三倍多，但5G的頻譜帶寬大啊，所以最終5G小區(qū)的下行平均速率也是很驚人的。

那么問(wèn)題來(lái)了，5G在愿景中吹下的牛實(shí)現(xiàn)了嗎？我們看下圖，但從eMBB業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，5G的用戶(hù)體驗(yàn)速率要達(dá)到100Mbps。

單從頻譜效率在10 bit/s/Hz左右，100M帶寬的5G小區(qū)，平均下行速率約為1Gbps這一點(diǎn)來(lái)看，似乎用戶(hù)的平均體驗(yàn)速率已經(jīng)達(dá)到了目標(biāo)的10倍了。

實(shí)際上，平均速率值雖高，但小區(qū)邊緣的用戶(hù)信號(hào)不好，還可能受到其他干擾，想達(dá)到100Mbps的速率已經(jīng)很難了。

因此，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，一般是以邊緣用戶(hù)50Mbps為標(biāo)準(zhǔn)的，邊緣速率100Mbps僅作為高價(jià)值區(qū)域的挑戰(zhàn)目標(biāo)。

歸根結(jié)底，要覆蓋好速率高是要花錢(qián)新建站的，而網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要考慮投資和收益的平衡。

—END—

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