4G模块LTE噪声受限场景下的高数据速率

　　这种场景下可提供的4G模块数据速率总是受限千可获得的接收信号功率，或者一般情况下更多的是受限千接收信号功率与噪声功率之比。此外， 给定带宽下可获得数据速率的任何增长至少要求接收信号功率有相同的相对增长。同时，如果可获得足够大的接收信号功率， 则至少在理论上， 在给定的有限带宽内基本上可实现任意数据速率。

　　在低带宽利用率情况下， 也就是说， 只要无线链路数据速率明显低千可用带宽时，4G模块数据速率的进一步增长都需要接收信号功率近似相同地相对增长。这可称为功率受限操作(相对千带宽受限操作， 见下面的讨论)， 在这种情况下， 可用的带宽的增长并不显著影响某种数据速率所需的接收信号功率。

　　另一方面， 在高带宽利用率的情况下， 也就是说，4G模块数据速率等于或超过可用带宽时， 任何数据速率的进一步增长都需要接收信号功率更大的相对增长，除非带宽和数据速率成比例增长。这可以称作带宽受限操作， 在这种情况下， 带宽的增长会降低某种数据速率所需的接收信号功率。

　　因此，为了有效利用可获得的接收信号功率， 或更普遍的情况是可用信噪比，4G模块传输带宽应该至少与要提供的数据速率相当。

　　假设发射功率恒定， 则总可以通过减小发射机与接收机之间的距离来增加接收信号功率，因为此时发送信号到接收端传播的衰减相应减少了。在噪声受限场景下， 假定可以接受发射机/ 接收机之间距离的减小， 也就是说缩减覆盖范围， 则至少从理论上总可以增大可获得的数据速率。在移动通信系统中，这对应为小区尺寸的减小，则覆盖同样的区域就需要更多的小区站点， 尤其是如果要提供大千或等千可用带宽的数据速率， 也就是说要具有高带宽利用率， 将需要小区尺寸显著减小。另一个可选方案是， 高的数据速率只可由小区中心的终端获得， 而非整个小区的终端。

　　基于给定发射功率的另一种提高总的接收信号功率的方法是：在接收机端使用额外的天线， 也称为接收天线分集。多根天线可应用千基站(也就是对千上行链路)或者终端(对千下行链路)。通过将不同天线接收到的信号进行适当地合并，则天线合并后的信噪比会随着接收天线数 成比例增长， 从而在给定的发射机/接收机距离下可以获得更高的数据速率。

　　多根天线也可以应用于发射端， 通常在基站， 此时多天线被用于将给定的总发射功率集中到接收机的方向上， 即指向目标终端。 这样可以增加接收信号功率， 同样地， 可以基千给定发射I接收距离而增加数据速率。

　　然而， 通过使用多根发送或接收天线来获得更高的数据速率是存在上限的。 也就是说，只要数据速率是功率受限的而非带宽受限的， 该上限就存在。 超过了这个点， 能获得的数据速率就开始饱和了， 任何进一步增加发送或接收天线数的行为也只能相应提高接收端信噪比， 可实现数据速率只会有微小的提高。 通过在发送端和接收端同时都使用多根天线， 可以避免这种数据速率的饱和， 这种实现方法可被称为空间复用， 也就是常说的MIMO(多输入多输出)。不同种类的多天线技术(包括空间复用) 将在第5章有更详细的讨论。针对LTE特定场景的多天线技术将在第JO章和第11章中讨论。

　　增加接收信号功率的另一种方法是降低噪声功率， 更确切地说是降低接收端的噪声功率谱密度。这种方法至少在某种程度上， 可以通过可降低接收端噪声的更先进的接收机射频设计来实现。