摩尔定律相信大家可能都会比较熟悉，但是通信领域的香农定理就没那么普及了。记得在研究生的一门课程《信息论》中严格推导过这个公式，这个定理的公式指明了与通信速率相关的要素，极限值在哪里。

• 在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，信道容量Rmax与信道带宽W，信噪比S/N关系为：Rmax=W*log2(1+S/N)。注意这里的log2是以2为底的对数。

• 上面的公式简单来说，就是如果想要提升信道容量，可以通过增大带宽，或者提升信噪比的方式。增大带宽比较容易理解，但是频谱资源本身有限，不可能无限分配。即使可以无限分配，还有一个关键因子信噪比也会限制。提升信噪比，可以有很多种方法，可以通过增大发射功率来搞定，但国家对于基站发射功率是有严格限制的，不能无限制的增加，就算可以，对于器件等也有很高的要求，高频的放大不是一件简单的事，另外可以通过改善信源编码、信道编码来改善。

关于5G的一些相关技术，整理了一张脑图，希望能让大家更系统性的了解5G技术。大家可以对照着来看，如果本文讲的不是很清楚的地方，可以根据关键词自己网上搜索一下。5G的关键技术比较多，因此将这些技术与三大场景相结合着来看，每项技术都是为了去解一些实际场景中的问题发展出来的，可能会更便于理解。

1. 5G的标准化

1.1 KPI

★ 峰值速率达到20Gbps

没有规定用多大带宽，可以使用32载波聚合来满足，这个速率是基站的峰值速率，并非单个用户的速率，这个速率是属于一个基站覆盖范围内的用户共享的。浙江钱隆

★ 用户体验数据率(城区)达到100Mbps

标准中还有针对更细分区域的用户体验速率的要求描述，比如在我们比较关心的演唱会高密集人员区域的速率要求，5G里面关于Broadband access in a crowd的描述是，整体用户密度是50万/km2，活动因子是30%时，需满足用户体验速率下行25Mbps，上行50Mbps，区域容量下行[3,75]Tbps/km2，上行速率[7,5]Tbps/km2。

★ 频谱效率比IMT-A提升3～5倍

1)IMT-A 是国际电信联盟(ITU)制定的4G移动通信标准规范。4G的频谱效率可以这么来看，4G的愿景是在20MHz上实现100Mbps的速率，所以4G的频谱效率一般可以认为是5bps/Hz。

2)按照KPI，5G里面频谱效率提升还是很明显的，而且频谱效率提升来指导技术的提升会更直接，因为根据香农公式，提升速率可以使用增加带宽，而这在很多时候是很容易做的，但问题是频谱是稀缺资源，只能在一定程度上增加供给。按照这个3～5倍于4G的频谱效率，5G在100MHz上理论上应该提供1.5Gbps～2.5Gbps的速率。去年5月9日贵州联通首个5G基站开通，在外场环境下，100MHz宽带下单台终端测试的5G网络峰值下行速率达到了1.8Gbps。

★ 移动性达500公里/时

这个问题在4G时代其实解得不太好，在高铁上网络时断时续。500km/h的速率会产生比较严重的多普勒效应，对于帧格式处理等都会有一些挑战。另外极快的速度可能会产生频繁的越区切换，这对数据链路的稳定性也提出了一些挑战。浙江钱隆

★ 时延达到1毫秒

TDD可能不满足。

★ 连接密度每平方公里达到100万个

物联网遍地开花，这个指标确实看起来很给力，但事实上5G里物联网标准mMTC是推进的相对缓慢的，原因可能是爆发性的产品还没有出现，目前的NB-IoT还没有达到饱和，推动的动力不足，虽然大家都认可物联网的重要意义，但可能还需要耐心的等待一段时间。

★能效比 IMT-A 提升100倍

基站越建越多，运营商电费也越花越多，降低能耗，绿色环保。

★ 流量密度每平方米达到1Mbps。

需要更多带宽和其他新技术共同满足。