[4G+5G专题-135]: 部署 - 5G带宽只有100Mhz，下载速度能达到1Gbps吗？

Posted 2022-01-04 文火冰糖的硅基工坊

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目录

第1章 疑问：

5G的带宽在100Mhz时，2T4R终端，下载速度可达1Gbps以上，为什么呢？

第2章 关于带宽的基本概率

2.1 无线通信里的"带宽"和下载速度的"速率/带宽"其实不是一个含义

2.2 5G带宽并不是仅仅只有100Mhz。

第3章 决定下行速率的因素

3.1 帧结构因素 (调度时隙）

3.2 调制方式

3.3 上下行配比

3.4  5G 更加灵活的子载波带宽配置

3.5 案例计算

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第1章 疑问：

5G的带宽在100Mhz时，2T4R终端，下载速度可达1Gbps以上，为什么呢？

第2章 关于带宽的基本概率

2.1 无线通信里的"带宽"和下载速度的"速率/带宽"其实不是一个含义

无线通信里的带宽：是指频带宽度，也就是某个技术可以使用的无线频率最低的频率和最高频率之间的差值，单位是赫兹(Hz)。

下载速度的带宽：是指在一个网络之中，可以达到的最大的数据传输的速度，单位是比特/秒(bps)。

因此，这两个带宽之间并不是一对一等价的。

2.2 5G带宽并不是仅仅只有100Mhz。

NR定义了多个可以使用的无线频段，按照无线频率的高低，又可以分成两个FR(频率范围)。

其中FR1是450M-6000Mhz，也被称为Sub-6G。

顺便说一句，在无线频宽里的换算公式1K=1000,1M=1000K，进位并不是1024。

其中FR2是24250Mhz-52600Mhz，由于波长的原因，也被称为毫米波。

其中FR1可以使用的带宽是5Mhz、10Mhz、15Mhz、20Mhz、25Mhz、30Mhz、40Mhz、50Mhz、60Mhz、80Mhz和100Mhz。

其中FR2可以使用的带宽是50Mhz、100Mhz、200Mhz和400Mhz。

第3章 决定下行速率的因素

3.1 帧结构因素 (调度时隙）

计算下行最大速率，还和NR使用的帧结构有关。

NR和LTE相比，还有一个很大的不同，就是定义了多种帧结构，所以计算下载速度也非常的麻烦。

说到这里，还需要引入几个名词，那就是帧、子帧、半帧、时隙、符号。

NR和LTE一样，帧长为10ms，子帧为1ms，每个帧之中前五个子帧构成前半帧，后五个子帧构成后半帧。。

15Khz、30Khz、60Khz、120Khz子载波间隔，每个子帧对应2个时隙，每个时隙包括14个OFDM符号。

3.2 调制方式

NR采用了高阶调制，比如256 QAM， 512QAM、1024QAM。

 不同的调制方式，每个符号可以携带不同比特位的信息：

 256是2的8次方， 对应08个bit。

 512是2的8次方， 对应09个bit。

1024是2的8次方，对应10个bit。

3.3 上下行配比

现在我们使用的频段，都是TDD频段，需要考虑到上行和下行，比较常见的是2.5ms双周期。

在时隙的14个符号之中，大概是11承载数据，有3个符号做为开销。

3.4  5G 更加灵活的子载波带宽配置

5G和4G不同的地方是子载波间隔更加灵活，4G的子载波间隔为固定15Khz，而5G可以选择15Khz、30Khz、60Khz以及120khz。

其中Sub-6G可以选择15Khz、30Khz、60Khz的子载波间隔，目前5G组网最常见的使用30Khz，毫米波频段可以选择使用60kHz和120Khz。

不同的子载波间隔，对应不同的RB，其中30Khz子载波间隔，100Mhz带宽对应273个RB。

 RB(资源块)对应频域上12个连续的子载波，时域上1个Slot(时隙)。

4G里的20Mhz对应100个RB，只占用了18Mhz(12*15K*100=18M)的带宽，其中左右各保留了1Mhz用于隔离带。

5G里的100Mhz其实对应的是=100*1000/12*30=277.78个RB，之所以规定273个RB也是保留了部分隔离带。

3.5 案例计算

上行使用了64QAM，每个符号可以承载6比特数据（64=2的6次方)，

下行使用了256QAM，每个符合可以承载8比特的数据。

100M带宽 2.5ms双周期，特殊时隙配比10:2:2的情况下，5ms有3+2*2/14=3.2857个上行时隙，折合1毫秒0.657个。

每毫秒下行时隙为(5+2*10/14)/5=1.286个。

（1）下行速率：4T

条件：100M（273 RB）, 12个子载波，11下行符号， 1.286时隙长度（30K子载波带宽），256QAM调制， 4T2R：

速率 = 273 RB * 12子载波 * 11符号 * 1.286（时隙）* 8（比特）* 4（流）=1.483Gbps

（2）上行速率: 2R

计算上行速率=273 * 12 * 11 * 0.657 * 6 * 2 = 284Mbps。

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