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4G與5G網(wǎng)絡有哪些區(qū)別

  一、幀結(jié)構比較

下載 (1)

  1.4G和5G無線技術相同之處

  幀和子幀長度均為:10ms和1ms。

  最小調(diào)度單位資源:RB

  2.4G和5G不同之處

  1);子載波寬度

  4G固定為15kHz。

  5G多種選擇,15kHz、30kHz、60kHz、120kHz、240kHz,且一個5G幀中可以同時傳輸多種子載波帶寬。

  2); 最小調(diào)度單位時間

  4GTTI, 1毫秒;

  5Gslot ,1/32毫秒~1毫秒,取決于子載波帶寬。

  此外5G新增mini-slot,最少只占用2個符號。

  3);每子幀時隙數(shù)(符號數(shù))

  4G每子幀2個時隙,普通CP,每時隙7個符號。

  5G:取決于子載波帶寬,每子幀1-32個時隙,普通CP每時隙14個符號。

  4G的調(diào)度單位是子幀(普通CP含14個符號);5G調(diào)度單位是時隙(普通CP含14個符號)。

  3.5G設計理念分析

  1);時頻關系

  基本原理:子載波寬度和符號長度之間是倒數(shù)關系,寬子載波短符號,窄子載波長符號;

  表現(xiàn):總帶寬固定時,時頻二維組成的RE資源數(shù)固定,不隨子載波帶寬變化,吞吐量也是一樣的。

  2);減少時延

  選擇寬子載波,符號長度變短,而5G調(diào)度固定為1個時隙(12/14個符號),調(diào)度時延變短。

  當選擇最大子載波帶寬時候,單次調(diào)度從1毫秒(15kHz)降低到了1/32毫秒(480kHz),更利于URLLC業(yè)務。

  4. 5G子載波帶寬比較

  1);覆蓋:窄子載波好

  業(yè)務、公共信道:小子載波帶寬,符號長度長,CP的長度就唱,抗多徑帶來的符號間的干擾能力強。

  公共信道:例如PUCCH、PRACH需要在一個RB上傳完,小子載波每RB帶寬也小,上行功率密度高。

  2);開銷:窄子載波好

  調(diào)度開銷:對于大載波帶寬,每幀中需要調(diào)度的slot單位會多,調(diào)度開銷增大。

  3);時延:寬子載波好

  最小調(diào)度時延:大子載波帶寬,符號長度小,最小調(diào)度單位slot占用時間短,最短1/32毫秒。

  4);移動性:寬子載波好

  多普勒頻移忍受度:在頻移一定情況,大帶寬影響度小,子載波間干擾小。

  5);處理復雜度:寬子載波好

  FFT處理復雜度:例如15kHz時,優(yōu)于FFT多,設備只能支持到275個RB(50MKz)。

  5.5G常用子載波帶寬

  1);C-Band

  eMBB當前推薦使用30kHz。

  URLLC寬子載波帶寬。

  6.自包含

  4G單子幀要么只有下行,要么只有上行(特殊子幀除外),下行子幀傳完后,才傳上行子幀,3:1的比例下,下行發(fā)送開始3ms后,才開始發(fā)送上行反饋,時延比較大。

  5G在每個時隙里面都引入與數(shù)傳方向相反方向的控制信道,可以做到快速反饋降低(下行反饋時延和上行調(diào)度時延),例如30kHz時候,反饋可以做到0.5ms單位,其它大子載波帶寬,可以做到更小時延。

  二、TDD的上下行配比

  1.TDD分析

  1)、優(yōu)勢

  資源適配:按照網(wǎng)絡需求,調(diào)整上下行資源配比。

  更好的支持BF:上下行同頻互異性,更好的支持BF。

  2)、劣勢

  需要GPS同步:需要嚴格的時間同步。

  開銷:上下行轉(zhuǎn)換需要一個GAP,資源浪費。

  干擾:容易產(chǎn)生站間干擾,例如TDD比例不對齊,超遠干擾等。

  2.從TDD-LTE看5G

  TDD比例無創(chuàng)新:LTE和5G在TDD比例設計上都差不多,上下行比例可調(diào)。

  動態(tài)TDD短時間不太可能:同一張網(wǎng)絡只能一個TDD比例,否則存在嚴重的基站間干擾。

  TDD比例會收斂:從LTE看,初期也是定義了很多的TDD比例,但最終都收斂到了3:1的比例(下行與上行的資源配比),5G應該也會如此。

  同步:5G運營商之間同步,NR與TDD-LTE之間同步。

  三、信道:傳輸高層信息

  1. 公共信道

  1) ;下行

  a)PCFICH,PHICH

  4G有此信道。

  5G刪除此信道,降低了時延要求。

  b)PDCCH

  4G無專有解調(diào)導頻,不支持BF,不支持多用戶復用,覆蓋和容量差;PDCCH在頻域上散列,有頻選增益,但是前向兼容不好,例如GL動態(tài)共享,需考慮PDCCH如何規(guī)避。

  5G有專有解調(diào)導頻(DMR)、支持BF、支持多用戶復用,覆蓋(9db增益)和容量好;PDCCH設置在特定的位置,前向兼容性強,想把其中部分頻段拿出來很簡單。

  c)廣播信道

  4G頻域位置固定,放在帶寬中央,不支持BF。

  5G位置靈活可配,前向兼容性強,支持BF,覆蓋提升9db。

  2)上行

  a)PUCCH

  4G調(diào)度最小單位RB。

  5G調(diào)度最小單位符號,可以放在特殊子幀。

  2.業(yè)務共信道

  1)下行PDSCH

  4G除LTE MM外無專有導頻,最高調(diào)制64QAM。

  5G有專有導頻,最高調(diào)制256QAM,效率提升33%。

  2)上行PUSCH

  4G最高調(diào)制64QAM。

  5G最高調(diào)制256QAM,效率提升33%。

  四、信號:輔助傳輸,無高層信息

  1.信號類型

  4G測量和解調(diào)都用共用的CRS(測量RSRP PMI RI.CQI測相位來解調(diào)),當然LTE MM(MM:Massive Mimo,多天線技術,下同)有專有導頻與CRS共享。

  5G去掉CRS。新增CRI-RS(測量RSRP PMI RI CQI),并支持BF;新增DMRS解調(diào)專用的DMRS(測量相位解調(diào))并支持BF,所有信道都有專有的DMRS,12個端口的DMRS加上空間復用支持最大32流。

  2. 對比

  1);覆蓋

  4GCRS無BF,RSRP差。

  5GCRI-RS有BF(BF:Beam Forming,波束賦形,下同),相比LTE RSRP有9db覆蓋增益(10*log(8列陣子))。

  2);輕載干擾

  4G輕載干擾大。無BF,干擾大一些;時刻發(fā)送,即使空載也要在整個小區(qū)內(nèi)發(fā)送,對鄰區(qū)有干擾;小區(qū)間錯位發(fā)送,即使空載無數(shù)傳也把鄰區(qū)的數(shù)據(jù)給干擾了。

  5G有BF且窄帶掃描,干擾小一些;可以只發(fā)送某個子帶,鄰區(qū)干擾小,無數(shù)傳的子帶不會干擾鄰區(qū);鄰區(qū)間位置不錯開,無對鄰區(qū)的數(shù)據(jù)RE干擾。

  3);容量

  a);導頻開銷:差不多

  4G每RB中的CRS占16個RE,如果MM的話還有專有導頻RE 12個。

  5G每RB中的CSI-RS 2~4個RE,DMRS 12~24個RE。

  b);單用戶容量

  4G協(xié)議定義了2個端口的DMRS,因此MM的時候單用戶最高2流。

  5G定義了12個端口的DMRS,單用戶可以最高支持到協(xié)議規(guī)定的8流,當然考慮到終端的尺寸限制,實現(xiàn)上估計最高也就在4流的樣子。

  五、多址接入

  1. 峰值提升9%

  4GOFDM帶寬利用率90%,左右各留5%的帶亂作為保護帶。

  5GF-OFDM帶寬利用率98.3%(濾波器減少保護帶)。

  2. 上行平均提升30%

  4G上行使用單載波技術。優(yōu)勢:因為PAPR低,發(fā)射功率高,在邊緣覆蓋好;劣勢:因為是單載波,單用戶數(shù)據(jù)必須在連續(xù)的RB上傳輸,容易造成RB數(shù)不夠傳輸一個用戶數(shù)據(jù)而浪費;用戶配對是1對1的,如兩個用戶需要的資源不一樣大,就造成浪費。

  5G使用單載波多載波自適應。邊緣用戶使用單載波,覆蓋好;中近點用戶使用多載波,用戶可以1對多配對,用戶配對效率高,資源利用率高;用戶資源分配可以用不連續(xù)的RB資源,有頻選增益,以及可以完全利用零散的RB資源。

  六、信道編碼

  4G:業(yè)務信道Turbo,控制信道卷積碼、塊編碼以及重復編碼。

  5G:LDPC碼-業(yè)務信道,大數(shù)據(jù)塊傳輸速率高,解調(diào)性能好,功耗低;Polar碼-控制信道,小數(shù)據(jù)塊傳輸,解調(diào)性能好,覆蓋提升1dB。

  七、BF權值生成

  4G:TM7/8終端:基于終端發(fā)射SRS,基站根據(jù)SRS計算權值;TM9終端(R10版本及以上):終端發(fā)射SRS基站計算權值(中近點)與終端根據(jù)CRS計算PMI(遠點)自適應。

  5G:終端發(fā)射SRS基站計算權值(中近點)與終端根據(jù)CRS計算PMI(遠點)自適應;SRS需要全帶寬發(fā)射,在邊緣的時候因收集功率有限,到達基站時候可能已經(jīng)無法識別了,而PMI制式一個index,只需要1~2個RB就可以發(fā)給基站了,覆蓋效果好。

  八、上下行轉(zhuǎn)換

  4G:每個幀(5ms/10ms)上下行轉(zhuǎn)換一次,時延大。

  5G:更大的載波帶寬以及自包含時隙,實現(xiàn)快速反饋,時延小。

  九、大帶寬

  4G:最大支持20MHZ;

  5G:最大支持100MHZ(C波段),400MHZ(毫米波);

  十、載波聚合

  4G:8CC;

  5G:16CC;

  十 一、5G相比4G容量增強

  1. 下行

  1);MM:持平

  5G最關鍵的技術,大幅度提升頻譜效率;LTE也有MM,從LTE經(jīng)驗看,MM的頻譜效率大概是2T2R的5倍左右

  2);F-OFDM:提升9%

  5G的帶寬利用率提升了9%;

  3);1024QAM:<5%

  峰值提升25%;但是考慮到現(xiàn)網(wǎng)中很難進入1024QAM,預估平均吞吐量增益小于5%;

  4);LDPC:不清楚

  5);更精確的反饋:20%~30%

  終端SRS在終端四個天線輪發(fā),基站獲取終端的全部4個信道的信息,而使單用戶多流以及多用戶之間的MIMO調(diào)度與協(xié)調(diào)更優(yōu);SRS與PMI自適應,在邊緣SRS不準時,使用PMI是的BF效果相比LTE更優(yōu)。

  6);開銷:基本持平

  5G在減少CRS的同時,其實是增加了CRI-RS和DMRS,較少和增加的開銷一致,不能說CRS free后,相對于LTE開銷減少了。CRS free其實是為了減少輕載時的干擾。

  7) ;Slot聚合:10%

  4G每兩個slot都要發(fā)送DCI Grant信息。

  5G多個slot聚合,只發(fā)送一個DCI Grant信息,開銷小。

  2. 上行

  1);MM:持平

  2);單、多載波自適應:30%

  用戶一對多不對齊配對,RB不連續(xù)分配;

  3);LDPC:未知

  十二、5G相比4G覆蓋增強

  1.  下行

  1)LDPC:未知

  2)功率:2dB

  LTE功率120w,5G功率200W。

  2. 上行

  1)LDPC:未知

  2) 上下行解耦:11dB+

  十三、5G相比4G時延增強

  1. 短TTI

  5G最短調(diào)度時長由LTE的1ms縮短到最短1/32毫秒。

  2.自包含

  把上下行反饋時長間隔縮短到單個slot里面,最短1/32毫秒內(nèi)。

  3. 上行免授權

  上行免授權接入,減少時延。

  4. 搶占傳輸

  URLLC搶占資源。

  5.導頻前置

  終端處理DMRS需要一定的時間。

  6. 迷你時隙

  選取幾個符號作為傳輸調(diào)度單位,將調(diào)度時延進一步壓縮。

今天的分享就到這里啦,EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動化的發(fā)展,提升資源利用率,更多產(chǎn)品更多資料,感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)和企業(yè)公眾號(微信號:cdebyte)進行了解,也可以直接撥打400電話咨詢技術專員!


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