什么是频谱效率?

频谱效率描述了在给定频谱或带宽上以最小传输误差传输的数据量。也被称为频谱效率或带宽效率在美国，蜂窝网络的频谱效率相当于每秒可以传输给指定数量的用户的最大数据位数，同时保持可接受的服务质量。

无线通信速度中的频谱效率受到同时访问网络的用户数量的影响。在这种情况下，数据传输速率取决于传输设备的带宽和传输的信号信噪功率比．信噪比提高后，频谱效率和信道容量也随之提高。简单地说，必须通过可用频谱发送更多数据才能有效地使用它。

如何提高蜂窝网络的频谱效率?

提高光谱效率的方法有很多。然而，这不像增加更多天线那么简单，因为这可能会增加干扰。为了避免任何潜在的干扰，大量的多输入，多输出(米姆)系统使用波束形成技术可以用来提高传播的有效性。

波束形成是一种无线电频率(射频一种接入点使用多根天线发出相同信号的管理技术。然后分析来自移动设备的反馈，并相应地调整信号，以确定到达移动设备的最佳路径。

波束形成技术对5G网络也至关重要，因为它们有助于引导和调整无线电波，使其更强、更有针对性。它们还可以扩展射频传输的范围，并将数据直接传输给最终用户。

链路谱效率通常决定了数字调制方法或代码行的效率。有时，链接谱效率也与前向误差校正(选举委员会)代码和其他物理层开销。

当涉及到无线网络中的链路频谱效率时，较大的值并不会自动提高整个无线接入网的效率。这是因为高链路频谱效率可能会导致高灵敏度的串扰或同信道干扰。在大多数情况下，由于避免拥塞、流控制和包重传，goodput(类似于吞吐量)通常低于最大吞吐量。

无线网络扩频频率重用和FEC降低了频谱效率。然而，与非扩频技术相比，它们也降低了必要的信噪比。

根据美国无线通信行业协会CTIA的数据，自2010年以来，无线服务提供商已经开始提高了光谱效率乘以42。在美国，2010年无线网络每兆赫(MHz)的频谱处理大约9.48亿兆字节(MB)。今天，它们每MHz可以处理高达399亿MB的数据。

5G的频谱效率为网络运营商创造了机会，他们可以使用小型蜂窝来强化网络，并更频繁地重用频谱。这种方法越来越受欢迎，因为它提供了容量改进，并实现了从4G到5G的无缝过渡。

随着信道大小的增加，频谱效率也随之提高。宽信道化还实现了关键的5G属性，如个位数延迟，速度比4G网络快100倍。

频谱效率对5G很重要，因为数据生成和处理需求随着5G网络的部署而增加。因此，更高效和有效地使用频谱以跟上指数级增长的需求将持续面临压力。

5G技术还有望显著提高频谱效率，使峰值速度超过每赫兹30比特每秒(bps)。这是每赫兹15 bps的两倍多长期进化-高级技术。

解决5G设计目标有三种关键方法。其中包括超密集网络、具有大带宽的毫米波波段和实现高频谱效率的大规模MIMO。

网络致密化可以通过一个宏细胞的大规模部署、微细胞和股细胞。这些单元增强了网络容量、能源效率和覆盖性能。

蜂窝密度模型已经在LTE-Advanced 4G的无线蜂窝网络中流行。在这种情况下，它们帮助构建多层蜂窝异构网络(hetnet)。

为了进一步提高网络性能，可以使用包括远程无线电头和无线中继的无线hetnet。这种中继和多跳通信方法有望成为5G无线架构的基本元素。

随着5G以更高的频谱效率处理各种流量需求，我们可以期待它将移动通信和物联网提升到一个新的水平。

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