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围绕香农公式展开的技术升级
提升带宽,提高带宽使用率和提升信噪比就是关键技术
移动通信技术是一系列技术的综合体,所以从1G到5G,每次革新都不是单一技术的提升,而是多项技术合力的结果。所
以从不同技术的源头,几乎无法梳理出移动通信技术的升级路径。但是,美国数学家、信息论创始人香农,提出并严格证
明了信息在被高斯白噪声干扰的信道中,计算最大信息传送速率的公式,也就是著名的香农公式。通过这一个公式的物理
含义可以知道,信息传输速度与带宽和信噪比之间的数学关系。因此,移动通信技术每一次的升级,都是通过不同的技术
手段,提升可用带宽,提高已有带宽的使用率以及提升信噪比,进而达到高速率、低时延和更稳定的传输,这三个功能指
标上的飞跃。
来源:艾瑞咨询研究院自主研究绘制。
移动通信代际技术进步示意图
C=B×log2(1+—)
S
N
其中B代表带宽(频谱利用率也是提升B的一种体现),S/N代表信噪比
无论哪一指标提升,都能有效提高传输速率
1G | 1986-1999 2G | 1991-至今 3G | 2009-至今 4G | 2013-至今 5G | 2020→未来
1G网络采用模拟信号
传输,将介于
300Hz-3400Hz的语
音转换到高频的载波
频率MHz上,实现传
输。
在1G之后,模拟信号
被数字信号所代替。
最大速率2.4K
2G网络关键技术是
TDMA和CDMA。
主要采用了时分复用
的多址方式及更高阶
的调制方式,增大了
相同带宽下携带的信
息量,从而提升了频
谱的利用率。
最大速率64K
3G网络关键技术是
Rake接收,它改变
了信息接收方式、而
智能天线可以自适应
用户的移动使信号更
稳定、多用户检测和
码分复用等。提升了
频谱利用率和信噪
比。
最大速率2M
最大速率100M
4G网络关键技术是
OFDMA技术提升了
频段的使用率,ICIC
技术通过提高有效信
号的功率实现更好的
信噪比,MIMO技
术使用了更多天线,
实现了多点收发。提
升了频谱利用率。
5G网络的技术标准尚未确
定,但目前至少已经有8项核
心技术实现了突破。其中
Massive MIMO是MIMO技
术的演进,可以使设备搭载更
多天线。而超密集组网技术则
通过一系列技术变化,如小区
虚拟,干扰管理等大幅提升了
而频率利用率和信噪比。
带宽200KHZ
带宽1.6MHZ
带宽20MHZ
最大峰速20G
带宽100MHZ