https://zh.wikipedia.org/wiki/頻譜效率
https://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_efficiency
這英文版的比較詳細 底下那張表有說LTE 和LTEA的MIMO天線數分別是4X4 和8X8
但是4G傳輸速率比較快除了頻譜寬度變大還有一個原因就是MIMO多輸入多輸出多線技術
利用電磁波散射走很多個不同的路徑 稱之為空間多工
再用不同的天線好幾組獨立的天線陣列MIMO接收
而16X16的MIMO還在研究當中 LTE-Advanced已經有8X8MIMO了
只要MIMO技術還能發展以後LTE還會更快比現在300Mbps還要快 而且是不提高頻譜頻寬的前提下
http://www.ni.com/white-paper/13909/zht/
概觀
眾所周知，無線通訊標準需不斷發展演進，才能因應持續攀升的傳輸率。若要提升資料傳輸率，主要必須強化通訊協定的實體層 (Physical layer)。由於強化過程往往需耗時數年，也迫使我們必須一併考量通訊系統與 RF 測試需求的變化。目前最受人矚目的 2 種無線標準，就是 WLAN 產品中的 IEEE 802.11ac，與蜂巢式通訊技術 (Cellular communications) 3GPP 的 LTE-Advanced。
目錄
持續提高的空間串流
更高的通道頻寬
更高階次的調變類型
摘要
在 2011 年底所擬定的 IEEE 802.11ac 新標準，目前仍由產業界規範相關細節。此標準是專為更高傳輸量的無線連結功能所設計。與現有 IEEE 802.11a/g/n 的 Wi-Fi 產品相較，IEEE 802.11ac 又具備更多 MIMO 通道、更大的頻寬、更高階次的調變類型。接著將說明數項 IEEE 802.11ac 的重要規格，如 8x8 MIMO 天線技術、160 MHz 通道頻寬、256 種狀態的正交幅調變 (256-QAM)。
同樣的，LTE-Advanced 屬於 3GPP LTE 規格的進階版本，其強化功能則包含更多的空間串流 (Spatial stream) 與載波聚合 (Carrier aggregation) 技術。目前新設計的 LTE 網路，均是以 3GPP Release 8 規格為基礎。而 LTE-Advanced 則是以 3GPP Release 10 規格為架構；因此其強化功能很有可能當作現有 LTE 網路的未來升級之用。LTE-Advanced 的重要細節則包含 8x8 MIMO 與載波聚合技術，並可使用高達 100 MHz 通道頻寬。
接著將說明此 2 種通訊標準的實體層特性參數，並進一步實現高傳輸率。另外還將討論更多的空間串流、載波聚合、更高階次的調變方法，以達到更高的資料傳輸率。最後將討論此 2 項標準的實體層演變，將為 RF 工程師帶來何種新的測試難題。
1. 持續提高的空間串流
為提高資料傳輸率，而首次將無線通訊標準導入 MIMO 天線技術已經是 5 年多前的事了。在 MIMO 之前，均是以 Shannon-Hartley 定理作為數位通訊通道的理論性資料傳輸率模型。
方程式 1. 通道傳輸率的典型 Shannon-Hartley 定理模型
根據此定理，只要影響通道頻寬或訊噪比 (SNR)，即可提高特定通道的傳輸率。但若 MIMO 系統具備多個空間串流，就會悖離 Shannon-Hartley 定理。在 2x2 MIMO 系統中，若單一實體通道使用 2 組獨立的空間串流，將可有效加倍傳輸率；即達到傳統單入單出 (SISO) 系統的 2 倍傳輸率。依此類推，4x4 MIMO 通道將可達 4 倍資料傳輸率；8x8 MIMO 通道就是 8 倍資料傳輸率。
目前如 IEEE 802.11ac 與 LTE-Advanced 的新一代無線通訊標準，正不斷使用更多空間串流而達到更高的資料傳輸率。舉例來說，舊的 Wi-Fi 標準 IEEE 802.11n，即使用複雜的 4x4 MIMO 設定；新的 802.11ac 將採用 8x8 MIMO 設定。而從 LTE 到 LTE-Advanced 的蜂巢式通訊技術，亦產生了類似的變化。目前的 LTE 規格可達 4X4 MIMO 下鏈 (Downlink) 通道；LTE-Advanced 則可達 8x8 MIMO 的下鏈通道。除了 IEEE 802.11ac 與 LTE-Advanced 之外，我們已可預見此趨勢將持續發展。目前早已開始 16x16 MIMO 系統的研究，而取決於研究結果，我們當然有機會迎接 16x16 系統的到來。
而對於新一代 MIMO 通訊系統的測試工程師而言，即使是「能滿足的測試需求」，傳統儀器亦難以同步量測多埠式 MIMO。如今，PXI 儀控的模組化與軟體定義架構，可為新一代無線標準提供必要的靈活度。以常見的 PXI 系統為例，僅需在相同主機中添加 PXI 降轉換器與示波器，4 通道的 RF 訊號分析器即可輕鬆升級至 8 通道。
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2. 更高的通道頻寬
如 Shannon-Hartley 定理所說，提升通道頻寬的第二種方法，就是提高數位通訊通道的頻寬。在之前的蜂巢式通訊領域中，當 GSM/EDGE 發展到 UMTS 時，只要提高數位調變訊號的符碼率 (Symbol rate)，即可提升通道頻寬。但一般認知亦強調：若於單一載波通訊系統中使用寬頻訊號，亦將造成實際硬體的使用難題。此外，由於較高符碼率的系統將產生較短的符碼週期，因此如多路徑衰減 (Multipath fading) 的常見難題，卻會在寬帶單一載波通訊系統中造成嚴重問題。
目前新一代的無線通訊通道，就整合了正交頻分多工 (OFDM) 與載波聚合技術，而提高了有效符碼率；同時亦避免寬帶單一載波通訊系統的常見難題。OFDM 是目前用於 IEEE 802.11a/g/n 與 LTE 的常見技術，即是將單一通道分割為正交 (Orthogonal) 與較低符碼率的子載波，進而達到更高的有效符碼率，並減少多路徑的問題。針對新一代的 IEEE 802.11ac 與 LTE-Advanced 標準，若要透過「提升通道頻寬」而進一步提高資料傳輸率，就必須搭配 2 項機制：更多的子載波與載波聚合。
IEEE 802.11g 是針對單一 20 MHz 的 OFDM 通道所設計；IEEE 802.11n 可支援 2 個 20 MHz 通道的裝置，而達到 40 MHz 總頻寬，進而增加了載波聚合技術。而 IEEE 802.11ac 更能支援 20、40、80、160 MHz 的通道頻寬。在 IEEE 802.11ac 的 40 與 80 MHz 模式中，是以更多子載波達到更高的頻寬。換句話說，20、40、80、160 MHz 的模式，將分別使用 64、128、256、512 個子載波。再說到 IEEE 802.11ac 的 80+80 MHz 模式，則方法略有不同。在 80+80 MHz 模式中，載波聚合將透過 1 個存取點，同時使用 2 個獨立的 80 MHz OFDM 通道 (各通道分別為 256 個子載波)。圖 1 即針對多種常見的 IEEE 802.11 標準，比較了不同的調變類型、MIMO 方案、通道頻寬。
802.11a/g 802.11n 802.11ac
天線設定 1x1 SISO 最多 4x4 MIMO 最多 8x8 MIMO
最高階次的調變 BPSK to 64-QAM BPSK to 64-QAM BPSK to 256-QAM
通道頻寬 20 MHz 20 MHz & 20+20 MHz 20、40、80、80+80、160 MHz
發表年代 1999 (802.11a) 2003 (802.11g)
2009 (細部規格規範中) 2012 (最後規格)
圖 1. 不同 WLAN 標準的實體層特性參數
與 IEEE 802.11ac 類似，LTE-Advanced 亦採用載波聚合方式而提升資料傳輸率。先說 3GPP Release 8 架構的原始 LTE 規格，即可支援 1.4 ~ 20 MHz 的可調式頻寬。LTE-Advanced 亦可透過載波聚合而擴充通道頻寬。在新一代的規格中，LTE-Advanced 將可使用最多 5 組連續的 20 MHz 載波，而達最高 100 MHz 總通道頻寬。目前為止，LTE-Advanced 裝置未來可能使用的實際頻寬仍有許多問題。由於無線頻譜的成本仍高居不下，因此應僅有極少數的設備將真正完整用到 100 MHz 通道頻寬。
從測試的角度來說，新一代 IEEE 802.11ac 與 LTE-Advanced 雖然能使用更高頻寬，亦將帶來更多難題。舉例來說，IEEE 802.11ac 雖可支援最高 160 MHz 模式，但現有 RF 訊號分析器一般僅達 100 MHz 或以下的瞬間頻寬。若要測試寬帶載波聚合技術的設備，單單為了滿足頻寬需求，測試系統就必須整合多組 RF 訊號產生器與分析器。在這種情況下，由於單一 PXI 系統即可配置多組訊號產生器與分析器，並透過軟體控制所有設備；因此更凸顯了 PXI 的模組化優勢。
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3. 更高階次的調變類型
提升無線通訊系統資料傳輸率的第三種方式，就是更高階次的調變類型。如同 Shannon-Hartley 定理所述，只要提高 SNR 即可提高資料傳輸率。對數位通訊系統而言，只要使用更高階次的調變類型，即可達到更高的資料傳輸率。若系統是使用正交幅調變 (QAM)，則實際通道的傳輸率將與 QAM 的「階次」直接相關。舉例來說，1 個 4-QAM 通道的資料可用 4 組不同符碼呈現，而各組符碼又可用 2 位元的資料而代表；亦即 [log2(4) = 2]。依此類推，1 個 16-QAM 通道的資料可用 4 位元符碼而呈現；1 個 64-QAM 通道的資料可用 6 位元符碼而呈現。
新的 IEEE 802.11ac 規格，是首次支援 256-QAM 的消費性無線標準之一。與使用 64-QAM 的系統相較，256-QAM 格式的各組符碼均可用 8 位元資料而呈現 [log2(256) = 8]，因此可提高 33% 傳輸率。當然，若數位通訊通道要採用更高階次的調變類型 (即如 256-QAM)，則必須能有效保持足夠的 SNR。無線通訊系統已使用自適應的調變類型多年，可於低 SNR 環境中使用如 QPSK 等的方案。圖 2 即以不同的 SNR 條件，呈現出 16-QAM 訊號的星座圖 (Constellation diagram)。
圖 2. 不同 SNR 條件下的 16-QAM。
如星座圖所示，若要解調 16-QAM 的訊號而不產生位元錯誤，則 44 dB 的 SNR 即已足夠。相對之下，若要使用 16-QAM 調變類型，但 SNR 僅達 30 dB 或更低，就會產生大量的位元錯誤。此情況則適用較低階次的調變類型 (如 QPSK)。綜合以上考量要點，一旦可達極高的 SNR，則 IEEE 802.11ac 當然應使用 256-QAM 調變類型。
從儀控角度來說，幾乎僅需更改軟體，即可添增新的調變類型。如 PXI 的模組化、軟體定義平台中，所有的新無線標準或調變類型，不過就是 1 種新的波形而已；可讓工程師隨著通訊標準的演變，提升自己所需的測試設備。因此，不論是 IEEE 802.11ac 或未來的通訊標準，若要支援 256-QAM 調變類型，只要更新軟體即可輕鬆完成。
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4. 摘要
在討論新一代的無線通訊標準時，我們也看到了幾項持續演變的趨勢，如更多的空間串流、更大的通道頻寬、更高階次的調變類型，都是為了提升資料傳輸率。針對 IEEE 802.11ac 而言，最終將朝著 8x8 MIMO、高達 160 MHz 頻寬、256-QAM 而演變。而 LTE-Advanced 亦趨向使用 8x8 MIMO 設定，且載波聚合技術亦將支援高達 100 MHz 通道頻寬。另應注意的是，現有 2G 與 3G 蜂巢式標準亦正不斷演進中，並將納入這些功能。舉例來說，目前「2.5G」的 EDGE 標準後續亦將採用載波聚合技術。此外，在 UMTS 中，最近才新增的 HSPA+ 技術，即為下鏈增加了 64-QAM。針對後續發展，HSPA+ Advanced 將增加 2- 與 4-Carrier 的聚合技術，以提高現有 3G 蜂巢式通訊網路的傳輸率。
雖然新一代無線標準可達更高的資料傳輸率，而明顯提升消費者最在乎的上網速度；但魚與熊掌不可兼得，IEEE 802.11ac 與 LTE-Advanced 通訊標準，理所當然將帶來更困難的設計與測試挑戰。從處理更高頻寬的收發器，到單一行動裝置要整合更多天線，新一代標準將更依賴高效能的硬體。也因此，新一代無線標準的量測與儀控將更具挑戰性。面對如 IEEE 802.11ac 與 LTE-Advanced 的新通訊標準，多虧有 PXI 的模組化與軟體定義架構，絕對是替代傳統儀控的不二解決方案。
大大，這些東西真的太深了= =
有學過的都不一定會了何況沒有通訊基礎的版友們...
必須要想辦法用簡單的方式來說明通訊!!
簡單來講，增加無線通訊速度的方法很多
例如大家最熟知的增加頻寬、增加功率
還有現在比較新穎的多天線技術(MIMO)等等
但是這些通訊技術都有其極限
在實驗室中可以達到每秒1G的傳輸速率
但在現實中必須考慮雜訊及干擾的影響
還有功率必須要節省(你總不希望打一通電話手機電量就掉50趴吧?)
在數位系統中大家都知道是用'1'跟'0'來傳輸
基本上，在傳輸的過程中也是這樣
那麼，出現一個問題:我如何把'0'或'1'透過電纜線或是空氣來傳送呢?
以銅軸電纜來舉例的話就是用兩個不同大小的電壓來表示'0'跟'1'
打個比方
我用 +5V表示'1' 用-5V表示'0'
但是在通訊傳輸的過程中電壓會衰減，或是被干擾
於是，在接收的地方我們就不只是看+5V或是-5V
最常使用的判斷方法就是取中間值，也就是0V
(我假設為AWGN通道以及等事前機率--如果你不是通訊專業請忽略這一行)
收到比0大的電壓，判斷為'1'
收到比0小的電壓，判斷為'0'
但是!!!如果在傳輸的過程中，+5V被影響變成-2V呢?
在接收端就會被誤判為0
於是，通訊學家們必須去計算出這個錯誤的比例
而這個就是"錯誤率"
再來是上面有講到的16-QAM
這個東西簡單講就是把我舉的例子的+-5V變成更多位階
原本的+5V、-5V是代表0跟1
那麼我如果將它變為+5V、+2.5V、-2.5V、-5V
就可以代表0.1.2.3
這樣做的好處就是我可以傳輸更多東西
但是你如果有點感覺了，一定會問一個問題:這樣不是更容易受到雜訊影響嗎?
是的!所以這就是通訊學家必須克服的難題!
以上的解釋希望你聽得懂~
PS.這門學科叫做"通訊工程"
基本上，撇去數學計算不說，很有趣的~~
1. 我用了台灣之星4G 599方案吸引辦了一支4G平板，使用2個多月速度約在5~15M之間，這個速度其實夠我用，而且我還拿來BT 下在影片，第一個月用了50幾Gb,第二個月用了60幾Gb,比我之前3G MPro 450吃不飽覺得伐算很多。
2. 但我同事慢慢去辦中華電信企客方案，589 綁約3年拿到的平板比我更優惠，他們的平均測速約20~50之間，令我很想退台灣之星改辦中華企客全民平板方案。
3. 想了很久，考慮很多因素...終於我辦中華589，退台灣之星。其原因為我是使用i Phone5,把台灣之星的平板Mirco SIM卡換到我i Phone5上竟然抓不到4G,因為很多網站寫i5有支援1800 / 900MHz,所以我才去剪卡 Mirco SIM ==> Nano SIM,所以才改中華4G. 目前使用上速度上真的很快，平均真的30~50M。
最後，我習慣手機分想給我的筆電，不管在星巴克 享受一個人的咖啡 享受極速網路 還是選擇最大電信公司 中華電信 比較有保障!!!
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