4G模块移动通信中的高数据速率

 　　高数据速率：基本约束香农给出了计算最大速率所需的基本理论工具，也就是4G模块信道容量， 通过它可确定给定通信信道上可以传输的信息量。尽管在一般情况下该理论相对复杂，对于某些特殊情况的通信信道， 例如只受加性高斯白噪声影响的无线链路， 其信道容量C可以通过相对简单的表达式给出:

 

　　其中BW是4G模块通信可用的带宽，S为接收信号功率，N是影响接收信号的白噪声功率。

从式(2-1)可以清楚地看到，限制可实现的4G模块数据速率的两个根本因素是可获得的接收信号功率，或更普遍地说是可获得的信噪比S/N，以及可用信道带宽。为进一步说明这些因素是如何以及何时限制可实现数据速率的，假设通信基千某种信息速率R、则接收信号功率可以表示为=E·R'其中E 为每个信息比特的接收能量。此外，噪声功率可表示为 N=N·BW, 其中N是恒定的噪声功率谱密度，其单位为W/Hz。

显然，信息速率永远不可能超过信道容益。结合上面所描述的接收信号功率和噪声功率的表达式，可以得到不等式

　　或，通过定义无线链路带宽利用率Y=R/BW, 可以得到：

　　基千归一化的噪声功率密度和给定带宽利用率r该不等式可通过变形提供每信息比特所需的接收能量的下限：

　　最右边的表达式 ， 即接收机端所需的最小 Eb/N0 , 它是带宽利用率的函数， 如图2-1所示。从图2-1中可以看到 ， 当带宽利用率远小于1时，也就是说信息速率远小于可用带宽时，不管Y取何值， 所需的最小 Eb IN,。基本恒定。 对于给定的噪声功率密度， 4G模块的任何信息数据速率的增长都意味着接收机端所需的最小信号功率 s = Eb ·R 有类似的相对增长。另一方面， 对于带宽利用率大千1的情况， 最小所需 Eb IN,。将随Y迅速增长。因此， 在数据速率等千或者大千通信带宽而对应的可用带宽不变时， 任何信息数据速率的进一步增长会引起大(甚至更大的)的接收端所需最小信号功率的增长。