是什么驱动着向更快的蜂窝网络速度发展？[关闭]

我一直都接受技术的进步。诞生于90年代，如果您等了几年，一切都会变得更快，更小，更便宜，而且总体上会更好。这在电视，个人电脑和手机等消费类电子产品中最为明显。

但是，现在我想到，除了一个因素外，我知道是什么驱动了大多数这种变化。计算机和手机变得越来越快，这主要是因为我们能够制造出更小，更高效的晶体管（我听说每两年每单位硅面积的晶体管数量增加一倍左右）。

DSL首先使Internet变得更快，这将固定电话铜双绞线的带宽推到了最大。当我们用完铜线内的可用频谱时，我们转向了光纤，这是一个全新的游戏。

TL; DR：但是，什么使蜂窝网络保持更快的速度呢？我已经拥有2G，3G和现在的LTE手机，其速度差异是天文数字，类似于过去十年中在家庭互联网中观察到的差异。

但是，LTE信道不一定具有更大的带宽（事实上，我相信LTE使用的带宽会更少：3G使用5 MHz的信道，而LTE的信道可能会更小（从1.4到20 MHz））。此外，我已经多次听到LTE在每频道Hz bps方面更有效的信息（我将在此处添加“需要的引用”，我将是第一个承认其听起来至少可疑的人）。

那是什么 只是更多频谱？更好和更小的电子产品？还是我们在其他方面对此有所改善？为何如此？

是什么使蜂窝网络能够保持更快的速度

基本上，是好的旧摩尔定律。

手机只是方程式的一半。更现代，更强大的硅片确实有助于提高信道质量，减少噪声等。但是，根据Shannon先生的说法，这不能超过信道带宽。

因此，增加每个用户可用带宽的一种简单方法是将景观切成较小的单元。塔顶上的定向天线将“圆形”单元切成四等分，就像一个橙色。

在人口稠密地区到处安装许多微型/微微小区意味着每个基站只能容纳较少的用户。每个单元的用户更少意味着每个用户更多的带宽。通过降低基站硬件（即便宜的硅片，摩尔定律和在芯片上集成RF位的MMIC）的价格，可以实现这一点。

更智能的系统也有帮助。例如，在GSM中，即使您不讲话，带宽时隙也为您保留，这很浪费。

同样重要的是，这些产品的价格合理：

• 具有真正疯狂的计算能力的大型FPGA
• 快速ADC / DAC
• 微波集成电路

这些功能使数字无线电成为可能，这是多汁的地方，例如具有实时波束成形和信道均衡，高级（和自适应）调制以及需要大量计算能力的强大纠错码的MIMO和自适应天线阵列等。 。

我认为以下是一些推动蜂窝数据速率提高的关键技术。

1. 移至更高的载波频率，以获得更宽的带宽。很快，我们将在蜂窝电话中使用毫米波技术。

2. 多输入多输出（MIMO）天线系统允许并行传输数据流。

3. 先进的调制方案，例如OFDM和QAM。

4. 更强的前向纠错码，无需重新传输，使我们更接近香农容量。

5. 缩小单元格大小。现在，我们将相同的频率分配给较少的用户。

假设带宽相同，提高数据速率的唯一方法就是更好的编码：QAM与GSM的MSK，16QAM与QAM，256QAM与16QAM，

在所有这些中，必须处理多路径和衰落。

随着每赫兹更多比特的出现，SignalNoiseRatio（SNR）需要提高，这里的编码提供了一次5或10 dB的辅助。为了提高SNR，链路需要更多的ERP（聚焦TX天线），更高增益的接收器天线（更多元件，相控阵等），从而提供更多面积来收集更多的能量）以及较短的路径以减少路径损耗。

还是我们在其他方面对此有所改善？为何如此？

也许会有一天，我们的手机（或系统）将能够存储我们个人语音的数学细微差别，并通过算法将其处理成其他字词。这样，语音通话中需要传输的全部就是“文本”，接收电话可以像真实的人一样重建我们的声音和声音。

因此，说“有个美好的一天”将需要15个ASCII字符或120位，持续2秒钟的语音。

尚未提及的另一个关键进展是改进了光纤网络的利用率。光纤可以承载整个波长谱。但是，他们并不总是这样做。现在，精度提高的光学滤波器允许将数十个（或更多）“通道”塞入单根光纤中，而以前以前它们只使用两个。这样一来，现有基础架构（地下光纤）仅需升级端点设备即可承载越来越多的数据。蜂窝网络基本上位于光纤主干之上，因此更好，更快的光纤是更广泛，更快的蜂窝网络的关键部分。

在某些方面，这类似于POTS铜在几十年的时间内从2400bps增长到50MBps。

设计人员不仅还在想出更好的算法来进行动态音频压缩，动态通道编码（即接近Shannon的极限）以及动态适应多径，杂波和干扰。但是随着晶体管变得越来越小，对于相同数量的电池能量，我们可以使用更复杂的算法。