5G无线通信与4G的典型区别有哪些?用了哪些新技术?

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5G高速率,大连接数,低时延,它与4G的典型区别有哪些?用了哪些新技术?

乐乐22乐乐22提问于
MOISTG数学本科在修,顺带旁听计算机智能科学。喜欢计科,美食,旅游。一个走错路的文科生。回答于

5G相比4GTurbo码。

5G相比4G新加入的一些技术:

mmWave:也就是毫米波,频率大约为。由于3Ghz以下的频段已经使用殆尽,没有多余的频段可供5G来使用,而且5G需要的带宽动不动就几百M,所以只能往高频方向发展了。但是频率越高,损耗越大,这就带来了一个问题,随着频率的升高,覆盖性能会越来越差。

Massive MIMO。MIMO大家都知道,即多个天线端口同时收发,这样就带来了分集增益,4G时代一般4天线、8天线等用的比较多。那么大规模MIMO是什么呢?顾名思义,就是很多天线同时收发。

Beam Management。这个翻译成中文应该叫波束管理吧。这个功能原理简单:基站在各个方向上都发特定的类似参考信号的东西,终端检测并给基站一个反馈,从而基站就知道了终端的方向。不过虽然原理简单,但是这个实现起来还是有一定难度的,因为我们需要尽量快的确定每个终端的方向,关于波束管理的一些具体细节,暂时还不能确定。

LDPC编码。前面我们说过,5G摒弃了4G时所采用的Turbo编码,换成了什么呢?就是这个LDPC码。那么为什么要换?LDPC码相比Turbo码好在哪?主要原因有两个:1)最重要的原因是高通牛逼,人家说用啥就用啥,支持Turbo的法国人怂了。2)由于Turbo编码的引入了交织等操作,所以在码长较长时,复杂度提升, 时延就会变得很大。然而开头我们说了,低时延是5G的三个需求之一,所以Turbo显得有些力不从心。而LDPC就不一样,由于它的校验矩阵的稀疏性,使得它的译码算法时延较短,在长码时比Turbo有明显优势。所以5G摒弃Turbo改用LDPC也是有一定道理的。

AS Layer。

4G中已经应用,5G拿来修改了一下接着用的:

UL Waveform。我们知道,在4G系统,下行采用OFDMA,上行采用SC-FDMA。这是由于OFDM的峰均比高,对设备硬件要求比较严格,为了降低手机成本,大家商量后决定4G系统的上行传输不用OFDM,而用SC-FDMA的方式。那么5G时代,用什么多址方式呢?这两年关于5G用什么多址复用方式的争论很多,各个公司都变着法儿的炒作新概念。不过这个月R15协议出来以后,我发现这方面并没有大的变化。一个较大的改变是上行支持OFDM和DFT-S-OFDM。另外,4G中子载波间隔是固定为15Khz的,但是由于5G在高频,可使用的带宽很大,所以引入了一个新名词:numerology 5G中,子载波间隔不像4G时代固定为15Khz,而是可变的,但一个RB还是12个子载波,这个没变。

Subframe Structure。我们知道,4G中一个无线帧为10ms,一个子帧为1ms,一个slot为0.5ms。到了5G,无线帧和子帧的长度没有变化,依然为10ms和1ms。但是slot长度变成了可配置的,其值依赖于两个个参数:μ和slot configuration。

HARQ。5G引入了self-contained子帧的概念,即HARQ周期从4G时代的最小4ms,缩短为1ms之内。这就为超低的时延提供了一些帮助。

工口Miku说唱歌手回答于

这个问题的答案还是要先回到5g的三个场景。eMBB, URLLC, mMTC。看看这三个场景就能知道4g和5g的区别了,目前看起来:mMTC可能可以通过NB IOT增强版本实现,也许暂时不会做NR mMTC.其他两个场景需要做一些fundamental的改进增强。

三个场景有一些共有技术,包括帧结构,设计参数,可能还有信道编码一类技术。

总体上看来,eMBB的设计延续了4g的设计思路:即关键技术和物理层过程并行。技术方面就是信道编码,自包含子帧,系统参数,mimo,波形,多址等技术。有些是新设计,有些沿用4g的技术。过程方面目前看起来新的不多,毫米波的波束获取和跟踪算是有点新意。其他的随机接入,同步等只是方法,参数等细节的变化了。URLLC有不少不确定性,目前看来HARQ要做一些变化,还要设计超短子帧配合快速的RTT来降低时延,rateless HARQ也是一个改进。编码可能和eMBB类似,用LDPC可能性较大,毕竟polar的重传性能是瓶颈。mMTC可能会再次降低优先级,这个就问题大了,grant free, multiple access可能没办法落地了,这个从技术角度也算是略有遗憾吧。

看来这里都是技术控,补充点技术细节。

1. 帧结构设计: Scaleable Numerology: 可扩展系统参数集 这个其实是对高频段扩展的一个必然。LTE系统设计的参数是15kHz子载波(Normal CP),设计频率是从700MHz - 2.6GHz,后来扩展到3.5GHz。但是5G系统的载频上移了,主要是低频都被4g占了,暂时不会清频,更重要的因素是低频可用连续带宽太少,使用载波聚合的信令开销又比较大。5G需要针对高频率(mmW)设计更大的系统带宽(例如100MHz以上),但是考虑到FFT点数多了之后的复杂度上升(特别是UE),需要限定FFT size(例如2048以下),这就需要扩展参数集支持从低频(美国 600MHz到毫米波频段),扩展的方法是2的幂次,即30KHz、60KHz、120KHz,相应的系统带宽就是40MHz、80MHz、160MHz。Verizon的100MHz系统带宽被Roll Out了。

Self-contained Subframe:自包含子帧 这个是针对毫米波设计的。主要原因是6GHz以上基本上都是TDD频段。现在的LTE 7种配置最大的缺点是UL和DL之间离得太远,造成了:a) HARQ反馈时间长, interlace太长,时延大; b) 信道反馈间隔太长,不准确。增强之后,同一个子帧内同时包含DL、UL和GP,但针对DL centric、ULcentric有不同的配置方式。

2. 信道编码: 这个吃瓜群众已经看过热闹了,简单的说就是5G用了LDPC和Polar,至于Turbo和TBCC会不会被用在物联网场景,还需要时间。

3. MIMO: 答主觉得研究MIMO的同学简直太幸福了,可以从rel-8一直做到rel-N。每个版本都在增强,基本思路都差不多,反馈、赋型、多用户配对、开环、闭环...。

直到5G。5G很大可能会放弃之前那种小区广播系统信息的工作方式,而采用专用信令为主的方式。同时,mmW系统天线阵子尺寸很小,有很大概率UE会配备8-16根天线,甚至更多。802.11ad(60GHz)的产品标准是32根天线,5G应该也不会示弱。

配备了多天线,又要做专用信令,就需要波速获取(Beam Acquisization)技术了,简单的说就是UE开机后搜索可用的beam(Beam RS),这个类似现在的CRS。之后根据测量接入Beam(而不是Cell)。在移动过程中,需要beam tracking保证UE始终有覆盖,切换时还得有beam switching保证切换。

4. 多址 多址是最热闹的话题,现在有十几种方案,但都被踢到mMTC去了。因为mMTC可能暂时不做了,据说现在还有公司酝酿单独立项。等三月份看看结果吧,在答主看来,这个做不做的并不十分要紧,因为NB-IoT很可能能满足mMTC的需求,这样新多址方式就没什么地方好用了。

5. 波形 波形方案本来也很多,包括FBMC、WOLA、F-OFDM,都是OFDM的变种,为了能更好的抑制旁瓣,但是分析之后发现都是伪命题。因为加了实际的PA模型之后,滤波器的增益消失了,所以最终还是用了CP-OFDM。

6. 频谱共享技术 LTE做了LAA,5G可以在原生系统中加入对unlicesened band的支持。特别是在FCC在60GHz追加了7GHz非授权频段之后,这个变得更有前景了。

火狐回答于

5G的关键技术之核心网

关键技术1:控制面和转发面分离

4G实现了控制面与用户面的分离,5G的话则是实现核心网控制功能与转发功能的进一步分离,这样显然更灵活,更高效,构建高效聚合、可定制的控制面和灵活部署的分布式转发面。

关键技术2:网络切片 网络切片是5G提供灵活架构的核心技术,其可在通用的网络基础设施上,根据不同业务场景灵活设计网络功能,并提供相互隔离的专用移动网络,包括接入网、核心网,这样的切片显然可以使业务更灵活、更场景化。

关键技术3:MEC MEC是将流量分流至本地,将内容/业务引入到本地,这个主要是为时延来服务。

5G的关键技术之无线空口

坦白而言,对核心网其实并不是很关心,因为核心网无非是从架构、网元来着手 ,真正的问题,还是在于无线,无线,无线。

关键技术1:3D-MIMO 3D-MIMO可在水平和垂直两个维度进行信号方向的调整,可以使能量更加集中、方向更加准确,降低小区间和用户间的干扰,通过更多的空分,支持更多的用户在相同资源上并行传输,提升了小区的吞吐率,其实就是这样。

关键技术2:新型帧结构

需要无线帧更短、更灵活。 为什么要更短? 子帧长度变短,降低系统时延,提高系统传输效率,但要求提高基站和终端处理速度 为什么要更灵活? 因为要分场景分业务需求调整传输间隔长度,满足业务需求的同时提高系统传输效率和系统容量

关键技术3:新波形

传统OFDM技术缺陷: •OFDM 波形频域扩散严重,需要较宽保护带,LTE中为10%保护带 •需要严格同步 •OFDM波形无法灵活自适应,子载波间隔、CP长度固定不变,参数设计照顾“最差场景” 新波形:基于滤波器组的OFDM

关键技术4:信道编码这个不用多说了吧,共三种方案,LDPC,Polar和增强型Turbo。

ByChenMan回答于

只了解接入网NR(new radio) 1. numerology是一个新提出来的概念,不知道怎么翻译成中文,大概意思是通信系统所用的一套参数,包括子载波间隔,符号长度,CP长度等等。在LTE/LTE-A中,子载波间隔SCS(subcarrier spacing)是固定的15kHz,而在NR中SCS将会设为15*(2^n) kHz,其中n可以取负数。也就是说SCS可以设为3.75kHz、7.5kHz、15kHz、30kHz、60kHz、120kHz等等。而SCS的取值直接会影响符号在时域的长度(FFT基本原理)。 2. LTE中有FDD(频分双工)和TDD(时分双工)两种模式。而在NR中,最起码到现在为止,大家的关注点还大多都在基于TDD的模式上。一个很可能的原因是,TDD模式中上下行链路使用相同频段,可以通过单向的信道对双向的信道同时进行估计,不需要反馈。而FDD中上下行则需要分别估计并且加以反馈。 3. 基于第2点,提出了Dynamic TDD的概念。在LTE中,TDD有7种配置。一个帧有10个子帧,如果用D代表下行子帧,U代表上行子帧,那么7种配置的D/U排布顺序是固定好的。虽然理论上来说,一个基站的TDD配置可以每隔一定的时间变化一次,但是似乎在实际的系统中基本上是不怎么变的。而在NR中,为了更加灵活地调度,U/D的排布是可以动态变化的。(这带来的问题不细说,有人感兴趣的话之后再补充) 4. self-contained子帧。这个首先涉及到HARQ的概念。简单来说就是说A给B发送了一些信息之后,B需要给A一个反馈,告诉A自己是否正确地解出了这些信息。在LTE/LTE-A中,接受信息和反馈是要相隔一个特定的时间的,比如在FDD中要隔4个子帧。而在NR中,为了减小通信的延迟(因为只有正确地解出了信息才认为该次通信完成了),希望接收信息和反馈在同一个子帧之内完成,这称之为self-contained。 5. PUCCH(物理上行控制信道)的设计。在LTE中,PUCCH在时域上占据一个子帧,频域上占用1个RB(资源元素块),并且分布在整个频带的边缘。而在NR中,基于第4点,PUCCH很可能需要在时域上占用一个或两个符号,在频域上占据整个带宽。因此PUCCH需要进行新的设计。 大概就这些吧,其他的一时想不起来了。欢迎感兴趣的人一起探讨。

或有或无习惯成就一切回答于

从技术端来看,,5G技术涵盖毫米波(mmWave)频率和大规模多输入多输出(MIMO)天线运用,以实现无线整合及架构上突破。由于5G频率高,对于高功率、高密度、高性能的射频组件需求增加,其中氮化镓(GaN)符合其条件,满足5G对功率放大器(PA)高频需求,带动未来GaN市场商机。

另一方面,5G大规模多输入多输出(MIMO)技术运用在基站,促使基站天线数量成长,加速天线及D2D(Device to Device)核心技术研发。而超密集组网(UDN)、高频段通讯将使设备需求产生变化,包括对小型基站的需求。移动终端在网络升级后,将提高载波技术应用,以及持续提升手机支持的频段。

qzuser回答于

带宽肯定更大了,至于延迟性就不一定了。5G中区分了很多不同的应用场景,在某些场景下才会追求低延迟。

反正总的来说,就是越来越快就对了。

jyayfpvrHELLBOY回答于

毫米波通信和信道编码是5G相对于4G的最重大的两个变化。

5G的关键技术包括毫米波通信,信道编码,大规模多天线,低时延帧结构,新波形等。 毫米波通信和新信道编码是4G完全没有的。其他的技术是在4G基础上的改良。

新的信道编码包括LDPC和polar code,LDPC非常接近理论极限,polar code可以达到理论极限。4G用的是Turbo,也是非常优秀的编码,但是支撑高速率比较吃力。

毫米波通信开拓新的频谱资源。它带来的不仅仅是10Gbps这样看上去很酷的技术指标,更会带动器件、应用、网络结构等方面的重大变化,标志着移动通信的发展从技术驱动到资源驱动的转变。

翅膀的初衷产品控回答于

3G提升了速度,4G改变了生活,5G则将改变社会。5G不仅仅是带宽的提升,更是一次颠覆性的升级。将人与人之间的通信向万物互联转变,成为整个社会数字化转型的重要基石。

水中的鱼回答于
Ne_biubiubiu这就是世界结束的方式回答于
用户1168845回答于

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