效率每秒 5G的頻譜效率，到底有多高？

無線頻譜，是運營商最寶貴的資源。如果把無線網路比作一片稻田的話，無線頻譜就是種植這些水稻的土地。如果土地本來就少，還想要高產的話，只能從培育良種上下功夫。

移動通訊的每一代發展，都相當於培育出了更高產的水稻品種，再結合開荒，把以前難以利用的貧瘠土地也想辦法用上，才能實現產量的數倍增長。

對於通訊來說，提公升產量就是要在同樣大小的頻寬(單位一般為mhz)上，實現更快的資料傳輸速率(單位為mbit/s)。4g和5g可以支援多種不同的系統頻寬，要衡量它們的能力的話，就需要算下單位頻寬的傳輸速率，也叫做頻譜效率：

速率(mbit/s)/頻寬(mhz)=頻譜效率(bit/s/hz)

這麼一算，我們就知道了頻譜效率，也就是每秒時間內，在每赫茲的頻譜上，能傳多少位元的資料。

我們可以算一下：

在上表中，5g的小區理論頻譜效率是4g的3.68倍。

lte用的是最主流的4天線發射，每個小區和每個使用者能實現的流數相同，都是最多4流；而5g則使用64天線發射，雖然每個使用者還是只能支援最多4流，但在massive mimo技術的加持下，整個小區同樣的頻譜可以多個使用者復用，一共實現16流，在峰值速率上碾壓4g。

也就是說，massive mimo技術帶來的多使用者多流傳輸，是5g理論頻譜效率提公升的關鍵。對單個使用者來說，5g的頻譜效率就和4g相當了，速率的提公升主要靠系統頻寬的增大。

上面說的是理論上的最大頻譜效率，跟真實使用者在真實小區中是完全不同的。實際使用中，峰值速率鐵定是達不到的，影響速率的因素實在是太多了。

這就需要乙個更實用的指標：平均頻譜效率。

試想一下，密集城區，郊區，還有農村地區基站的天線數不同，天線高度高度不同，頻段也有可能不同，站間距不同，使用者數不同，建築物對無線訊號傳播的反射，衍射，還有吸收作用也不一樣，小區速率能一樣嗎？

就算在同乙個基站下，多個使用者離基站的遠近不一樣，用的手機不同，移動速度也不相同，做的業務也不同，這麼多使用者一共能達到多少吞吐量？

這個系統過於複雜，要知道平均頻譜效率就必須借助計算機，把上述這些變數全部輸入到系統中去，再加上很多假設，根據一定的模型來計算。這個過程就叫做**。

一般情況下，基站採用4天線發射，4g在城區的平均頻譜效率在2.9 bit/s/hz左右，也就是說，20m頻寬的4g小區的平均下行速率只能達到58mbps。

5g基站採用64天線發射，在密集城區的平均頻譜效率在10 bit/s/hz左右，也就是說，100m頻寬的5g小區，平均下行速率約為1gbps。

跟最大頻譜效率類似，5g是4g的三倍多，但5g的頻譜頻寬大啊，所以最終5g小區的下行平均速率也是很驚人的。

那麼問題來了，5g在願景中吹下的牛實現了嗎？我們看下圖，但從embb業務來說，5g的使用者體驗速率要達到100mbps。

單從頻譜效率在10 bit/s/hz左右，100m頻寬的5g小區，平均下行速率約為1gbps這一點來看，似乎使用者的平均體驗速率已經達到了目標的10倍了。

實際上，平均速率值雖高，但小區邊緣的使用者訊號不好，還可能受到其他干擾，想達到100mbps的速率已經很難了。

因此，在實際網路規劃中，一般是以邊緣使用者50mbps為標準的，邊緣速率100mbps僅作為**值區域的挑戰目標。

歸根結底，要覆蓋好速率高是要花錢新建站的，而網路建設需要考慮投資和收益的平衡。

效率 每秒 5G的頻譜效率，到底有多高？