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  • 具有统计CSI的非对称双向AF中继的能量效率和频谱效率折衷
  • 将交织多址(IDMA)应用于多载波系统,可实现系统高频谱效率。提出了一种适用于单天线系统的推广的最小化互熵(GMCE)迭代检测算法,通过提高各用户码率,在用户较少的情况下可使系统获得高频谱效率。在多天线系统中...
  • 虚拟MIMO蜂窝系统中能量频谱效率的权衡
  • MIMO衰落信道的高频谱效率通用空间调制方案
  • 下行分布式天线系统的能效和频谱效率的权衡
  • 给出了采用导引符号辅助相干解调的自适应调制正交频分复用系统模型,分析了导引符号辅助相干解调自适应调制正交频分复用系统频谱效率的定义和计算方法,并结合具体实例得到了数值结果。结果表明,在分析和计算频谱效率...
  • 多载波码分多址(MC-CDMA)由于其简单的频域均衡原理在近年来备受关注,但是其频谱效率一直尚未明朗。该文从信息论的角度分析了MC-CDMA在多天线通信系统中的应用,得到了当采用匹配滤波器(MF)检测子和线性最小均方...
  • 在大规模天线时分双工通信系统中,分析了多用户MISO下行链路的频谱效率。假定用户数固定且基站天线数M无限增大,通过理论推导分析发现,当基站发送功率减小到单天线基站的1/M时,随着M的增加系统频谱效率趋于一个恒...
  • 具有收发器损伤的多小区系统的协调波束成形设计:从频谱效率到能源效率的角度
  • 这缩短了每个FBMCOQAM数据包中信号突发的长度,并提高了其频谱效率,即,在较短的时间段内传输了相同的数据。 我们开发了一种优化方法,可以为每个数据包计算虚拟符号。 仿真结果表明,与现有方法相比,所提出的...
  • NOMA辅助多播-单播流的频谱效率和安全性增强
  • 用于全双工蜂窝双向中继网络的大规模MIMO:频谱效率研究
  • 用于全双工系统中频谱效率最大化的可变速率可变功率MQAM
  • 下行MU-MIMO系统能效与频谱效率折中效用分析,贾美平,张超,针对下行多用户多输入多输出(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,MU-MIMO)系统,建立了能够表达能量效率(Energy-Efficient, EE)与频谱效率...
  • 很好的解决下行分布式天线系统中进行能量效率和频谱效率的权衡问题的代码
  • 基于软件无线电的LTE频谱效率分析平台,高焱洲,温志刚,随着4G的不断普及,移动通信的用户数也呈倍数式的增长,目前有限的频谱资源需要承载越来越的的数据量,如何准确的分析用户频谱使�
  • 针对下一代无线通信网络存在千倍的流量增长需求以及大部分流量为公共内容的特点,提出一种频谱效率优化的新型无线推送机制,即在网络闲时,占用部分带宽资源将用户所共同关注的公共内容以"点对多点冶的方式无线推送...
  • 在多径衰落信道中研究了自适应正交幅度调制(AQAM)的抗时延扩展性能和频谱效率,系统的接收发送合成滤波器具有升余弦频谱。在平均误比特率受限的情况下,分析了平均bits-per-symbol和平均误比特率与归一化rms时延...
  • 香农定理和频谱效率

    千次阅读 2014-08-26 20:56:00
    香农定理:C=wlog2(1+S/N) 或 C=wlb(1+S/N) (lb和log2 是相同的)  c代表信道容量,单位是比特每秒(b/s)  w代表传输信息所需要的带宽,单位是HZ;  S代表的是信号平均功率;...香农定理和频谱效率之间存在着...

    香农定理:C=wlog2(1+S/N)  或 C=wlb(1+S/N)     (lb和log2 是相同的)

      c代表信道容量,单位是比特每秒(b/s)

      w代表传输信息所需要的带宽,单位是HZ;

      S代表的是信号平均功率;

      N代表的是噪声平均功率;

     

    频谱效率:单位频率能获得的传输能力:

          C/W=lb(1+S/N)

     

     

    香农定理和频谱效率之间存在着关系

    转载于:https://www.cnblogs.com/ccnp/p/3938199.html

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  • 但是,现有的可持续路由方案会严重受到频谱效率(SE)性能低下的困扰,这可能是因为所选路径通过了质量较差的链路,或者路径的延伸时间过长,从而绕过了残留能量较低的节点。 这将不可避免地导致较低的端到端可达到...
  • 5G的频谱效率,到底有多高

    千次阅读 2020-11-21 21:19:03
    无线频谱,是运营商最宝贵的资源。如果把无线网络比作一片稻田的话,无线频谱就是种植这些水稻的土地。...4G和5G可以支持多种不同的系统带宽,要衡量它们的能力的话,就需要算下单位带宽的传输速率,也叫做频谱效率

    无线频谱,是运营商最宝贵的资源。如果把无线网络比作一片稻田的话,无线频谱就是种植这些水稻的土地。如果土地本来就少,还想要高产的话,只能从培育良种上下功夫。

    移动通信的每一代发展,都相当于培育出了更高产的水稻品种,再结合开荒,把以前难以利用的贫瘠土地也想办法用上,才能实现产量的数倍增长。

    对于通信来说,提升产量就是要在同样大小的带宽(单位一般为MHz)上,实现更快的数据传输速率(单位为Mbit/s)。4G和5G可以支持多种不同的系统带宽,要衡量它们的能力的话,就需要算下单位带宽的传输速率,也叫做频谱效率:

    速率(Mbit/s)/带宽(MHz)=频谱效率(bit/s/Hz)

    这么一算,我们就知道了频谱效率,也就是每秒时间内,在每赫兹的频谱上,能传多少比特的数据。

    我们可以算一下:

     

    4G

    5G

    带宽

    20M

    100M

    双工模式

    FDD

    TDD

    调制方式

    256QAM

    256QAM

    天线数

    4

    64

    帧结构

    FDD下行

    5毫秒单周期

    峰值速率(下行)

    391.63 Mbps

    7.21 Gbps

    频谱效率(下行)

    19.58 bit/s/Hz

    72.1 bit/s/Hz

     

    在上表中,5G的小区理论频谱效率是4G的3.68倍。

    LTE用的是最主流的4天线发射,每个小区和每个用户能实现的流数相同,都是最多4流;而5G则使用64天线发射,虽然每个用户还是只能支持最多4流,但在Massive MIMO技术的加持下,整个小区同样的频谱可以多个用户复用,一共实现16流,在峰值速率上碾压4G。

    也就是说,Massive MIMO技术带来的多用户多流传输,是5G理论频谱效率提升的关键。对单个用户来说,5G的频谱效率就和4G相当了,速率的提升主要靠系统带宽的增大。

    上面说的是理论上的最大频谱效率,跟真实用户在真实小区中是完全不同的。实际使用中,峰值速率铁定是达不到的,影响速率的因素实在是太多了。

    这就需要一个更实用的指标:平均频谱效率。

    试想一下,密集城区,郊区,还有农村地区基站的天线数不同,天线高度高度不同,频段也有可能不同,站间距不同,用户数不同,建筑物对无线信号传播的反射,衍射,还有吸收作用也不一样,小区速率能一样吗?

    就算在同一个基站下,多个用户离基站的远近不一样,用的手机不同,移动速度也不相同,做的业务也不同,这么多用户一共能达到多少吞吐量?

    这个系统过于复杂,要知道平均频谱效率就必须借助计算机,把上述这些变量全部输入到系统中去,再加上很多假设,根据一定的模型来计算。这个过程就叫做仿真。

    一般情况下,基站采用4天线发射,4G在城区的平均频谱效率在2.9 bit/s/Hz左右,也就是说,20M带宽的4G小区的平均下行速率只能达到58Mbps。

    5G基站采用64天线发射,在密集城区的平均频谱效率在10 bit/s/Hz左右,也就是说,100M带宽的5G小区,平均下行速率约为1Gbps。

    跟最大频谱效率类似,5G是4G的三倍多,但5G的频谱带宽大啊,所以最终5G小区的下行平均速率也是很惊人的。

    那么问题来了,5G在愿景中吹下的牛实现了吗?我们看下图,但从eMBB业务来说,5G的用户体验速率要达到100Mbps。

    单从频谱效率在10 bit/s/Hz左右,100M带宽的5G小区,平均下行速率约为1Gbps这一点来看,似乎用户的平均体验速率已经达到了目标的10倍了。

    实际上,平均速率值虽高,但小区边缘的用户信号不好,还可能受到其他干扰,想达到100Mbps的速率已经很难了。

    因此,在实际网络规划中,一般是以边缘用户50Mbps为标准的,边缘速率100Mbps仅作为高价值区域的挑战目标。

    归根结底,要覆盖好速率高是要花钱新建站的,而网络建设需要考虑投资和收益的平衡。

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  • 本文提出了一种自适应脉冲幅度... 另外,实验证明了24 km 16 / 4-APAM信号的20 km标准单模光纤(SSMF)传输,其频谱效率(SE)高达6 bit / s / Hz。 实验结果表明,可以实现16 / 4-APAM信号的误码率(BER)小于2.4e-2。
  • 讨论协作通信的复用增益的优势。首先,给出多天线中继...在全双工的中继网络中,中继不仅能提供可靠的链路连接,还能提高更高的频谱效率。结果表明,在分集-复用权衡对任何有限的信噪比值下,复用增益能显著影响系统性能。
  • 5g的频谱效率

    千次阅读 2019-07-12 16:33:23
    从无线通信伊始,大家要解决的问题就是:怎么在有限的频谱资源内容内容纳更多的用户? 同时让每个用户传递更多的信息,这就涉及到无线通信中三大主流复用技术:fdma tmda 和CDMA FDMA (频分多址) :利用不同的频率...

    从无线通信伊始,大家要解决的问题就是:怎么在有限的频谱资源内容内容纳更多的用户?

    同时让每个用户传递更多的信息,这就涉及到无线通信中三大主流复用技术:fdma tmda 和CDMA

    FDMA (频分多址) :利用不同的频率分割成不同信道的复用技术

    TMDA(时分多址):允许多个用户在不同时间段(时隙)来使用相同的频率的服用技术,

    允许多用户共享同样的频率。

    CDMA (码分多址):简言之就是将共享一条信道上的信息进行了不同方式的编码

    FDMA TDMA CDMA三大技术大大提升了频率利用效率。2g,3g,4g ,技术在频率效率提升上都有应用了

    这三项核心技术。

    而5g技术其实是2g,3g,4g,技术的大融合,将各种技术的优势结合在一起,属于2g,3g,4g的融合升级加强版。

    融合越多,频谱利用率就越接近香农极限。

    香农定理

    美国数学家克劳德 艾尔伍德 香农 在1948年提出来一个著名公式 --香农定理

     c=b log2(1+s/n)

    其中c为最大信息传送速率,b为信道的宽度,s为信道内所传信号的平均功率,n为信道内的高斯噪声功率。

    这个公式的意义之一就在于推导出即便应用无线大的频谱宽度,传递信息的速率也是有极限的,因为噪声n

    会随着频谱宽度b的扩大而扩大,是得传输速率最终达到一个极限。同时可以推导出,

    在给定带宽上信息传输速率所能达到的上限,并指明了达到这个上限的研究方向。 这就是著名的香农极限。

     

     

    说到信号覆盖就涉及到了基站的概念,基站就是我们通过手机连接到运营商网络的设备,连接到运营商的网络之后,我们才能实现打电话、发短信和上网。

    基站与我们通过无线电信号进行连接,通常一个基站的覆盖范围是一个以基站为圆心的一个圆,在这个圆之内的手机都可以被这个基站的信号所覆盖。通常来讲,离基站近的地方信号就会好,我们上网速度就会很快,打电话也会很清楚;离基站远的地方,信号就会不好。

    通常在一个基站覆盖的圆里,持有手机的人也不是均匀分布的,如果信号是均匀覆盖的,覆盖的效率就会很低,使得应该有信号的覆盖的地方信号不够强,而没有人的地方却有信号。

     

    微基站

    由于5G毫米波穿透力较差并且在空气中衰减很大的弱点,如果5G仍然采用以往在3G、4G时期使用的“宏基站”,就不能为稍远的用户提供足够的信号保障。

     

    微基站(图片引自临汾日报社)

     

    为了应对这个困难,5G开始才用全新的基站——微基站。顾名思义,微基站做的足够小的基站。

     

    为了更容易理解宏基站和微基站的区别,我们用一个取暖的例子来形象的比喻宏基站和微基站。

     

    宏基站“取暖”方案(图片引自新浪博客)

     

    宏基站:在一个寒冷的冬天,一个班级里面只有一个炽热的火炉,老师为了让班级暖和起来,将这个炽热的火炉放在班级的正中间。结果事与愿违,班级整体并没有都热起来,仅仅是距离火炉比较近的几个学生暖和(事实上,由于温度太高,可能已经有灼热的感觉)而距离这个火炉很远的在班级边缘的学生可能丝毫感觉不到火炉的温度,冻的瑟瑟发抖。

     

    微基站“取暖”方案(图片引自新浪博客)

     

    微基站:如果我们将上述班级中心炽热的火炉“拆分开”,分成四五个火炉,虽然每个小火炉的功率不及原先的大火炉,但是我们将这几个小火炉平均分到班级的各个区域,这样每个人都能感受到暖意了。

     

    所以,微基站不仅在体积上要远远小于宏基站,在功耗上也会有所降低。

     

    Massive-MIMO大容量多入多出技术

    目前我们手机信号连接的是运营商基站,准确的说是基站上天线,室外的天线长这样:

    室外天线

    它们主要出没在楼顶以及信号塔上。以往一个天线可以理解成一个探照灯,通常覆盖120度角的扇面(每个基站的三个天线覆盖一个圆),被“照射”的区域就有信号,但这有一个问题:使用手机的人不会总是均匀分布在这120度角的扇面区域中,可能扎堆在一扇面中的小部分区域,这就造成了“探照灯”照射的浪费,因为它没有聚焦。

    “探照灯”式信号覆盖

    原“单入单出”的探照灯式信号覆盖到了4G时代,我们有了“多入多出”和“波束赋形”技术,就好像将一个大的信号覆盖的天线“探照灯”变成了多个“聚光灯”,“聚光灯”可以找到这个扇形区域中手机都聚集在哪里,然后就能更为聚焦地进行信号覆盖。当前主流应用的是“4T(Transit)4R(Receive)”技术,顾名思义,就是一个天线可以有4个“聚光灯”负责向多个手机传递信号,同时有4个“聚光灯”负责接收手机上行回传到基站的信号。

    而在5G阶段,由于对信号覆盖有更高的要求,当前5G全球通信设备制造商已经将5G天线的主流技术推进到了“8T8R”,但中国的华为公司已经可以做到“64T64R”(64个“聚光灯”!大概是家里有矿),远远领先于业界。

     

    上下行解耦技术

    5G应用的主流频谱是3GHz-6GHz,这个波段也被业界称为C-Band(C波段)或称黄金波段,这个波段频率很高,频率高传递的信息量就大,然而频率越高的无线电波长也越短,波越短,传递的距离就短,还容易被阻挡,衰减的非常厉害,用户体验上就会不达标。

     

    于是,华为提出了“上下行解耦”方案,可以理解为“下行5G频率,上行4G频率”。当基站向手机通信时用5G高频传输,因为基站可以加大发出的信号功率以解决信号穿透的问题。但手机的电量和功率是有限制的,所以手机向基站的上行不能通过加大信号强度解决,这时候,我们就可以让手机与基站的通信用较低的4G频段传输,4G的频段频率低,波长长,可以更好的衍射穿透障碍物。

    此外,在5G上还有很多解决信号覆盖和降低建网成本的技术,比如爱立信提出的CommonPI atform技术,华为Single RAN技术,以及应对室内覆盖的LamSite和DOT system技术等。

     

    5G是一个复杂的体系,在5G基础上建立的网络,不仅要提升网络速度,同时还提出了更多的要求。未来5G网络中的终端也不仅是手机,而是有汽车、无人驾驶飞机、家电、公共服务设备等多种设备。4G改变生活,5G改变社会。5G将会是社会进步、产业推动、经济发展的重要推进器。

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  • 最近在看一些关于MIMO的知识,发现大部分论文中评价MIMO系统的性能为什么是频谱效率而不在是误码率,这是什么原因?
  • 频谱效率是如何定义的

    万次阅读 2009-08-27 16:37:00
    频谱效率是如何定义的频谱效率Wn又称频带利用率,用来衡量系统的有效性。它定义为单位带宽传输频道上每秒可传输的比特数,单位是 bit/s/Hz。它是单位带宽通过的数据量的度量,由此衡量一个信号传输技术对带宽资源的...
    频谱效率是如何定义的

    频谱效率Wn又称频带利用率,用来衡量系统的有效性。它定义为单位带宽传输频道
    上每秒可传输的比特数,单位是 bit/s/Hz。它是单位带宽通过的数据量的度量,由此衡量一
    个信号传输技术对带宽资源的利用率。
    如果传输频道的带宽为W ,我们有:
    Nw=Rb/w
    习惯上把Nw > 1的调制方案称为带宽有效性调制,反之则称为功率有效性调制。
    对于基带信号或单边带传输系统,奈奎斯特带限定理表明,理论上没有码间串扰的最大
    频谱效率为 2码元/s/Hz,该定理并没有直接说明频谱效率的最大值。为获得任何传输形式
    的频带利用率 R/W,就要知道每个符号(码元)包含的比特数。

    对于带通调制信号,例如幅移键控ASK、频移键控 PSK 和正交幅度调制 QAM,需要
    的传输带宽是相应基带信号的 2 倍,那么理论上没有码间串扰的最大频谱效率变为 1码元
    /s/Hz。对于BPSK 或 2ASK,理论最高频谱效率为 1bit/s/Hz;QPSK 的理论最高频谱效
    率为 2bit/s/Hz; 32QAM 的理论最高频谱效率达 5bit/s/Hz;64QAM 的理论最高频谱效率
    达 6bit/s/Hz。即对于M进制数字调制 MPSK 或 MQAM,其理论最高频谱效率为
    log2M (bit/s/Hz)。

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  • 5G为用户提供了更高的系统容量、更低的延迟和更低的系统复杂性,其核心技术是大规模多输入多输出(MIMO),以此提高了频谱效率和自由度,并降低了系统复杂性。在本项目中,我们将分析信噪比(SNR)与容量之间的关系...
  • 通过加权MMSE等效性部分连接HBF以实现频谱效率最大化 部分连接的混合波束成形通过加权MMSE等价物实现频谱效率最大化 Matlab仿真代码用于部分连接的混合波束成形,以通过加权MMSE等价实现频谱效率最大化。 请参阅链接...

空空如也

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频谱效率