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4G與5G的區(qū)別有哪些

 更新時(shí)間:2021年08月20日 15:45:34   作者:成都億佰特電子科技有限公司  
說起5G,現(xiàn)在在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)是很常見的了,亦是未來生活的新標(biāo)桿,接下來我們便一起來學(xué)習(xí)5G和4G有什么不同

4G與5G的區(qū)別

一、幀結(jié)構(gòu)比較

1、4G和5G相同之處

幀和子幀長(zhǎng)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(gè)5G幀中可以同時(shí)傳輸多種子載波帶寬。

2); 最小調(diào)度單位時(shí)間

4G:TTI, 1毫秒;

5G:slot ,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(gè)符號(hào)?! ?/p>

3);每子幀時(shí)隙數(shù)(符號(hào)數(shù))

4G:每子幀2個(gè)時(shí)隙,普通CP,每時(shí)隙7個(gè)符號(hào)。

5G:取決于子載波帶寬,每子幀1-32個(gè)時(shí)隙,普通CP每時(shí)隙14個(gè)符號(hào)。

4G的調(diào)度單位是子幀(普通CP含14個(gè)符號(hào));5G調(diào)度單位是時(shí)隙(普通CP含14個(gè)符號(hào))。

3、5G設(shè)計(jì)理念分析

1);時(shí)頻關(guān)系

基本原理:子載波寬度和符號(hào)長(zhǎng)度之間是倒數(shù)關(guān)系,寬子載波短符號(hào),窄子載波長(zhǎng)符號(hào);
表現(xiàn):總帶寬固定時(shí),時(shí)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?!?br />

2);減少時(shí)延

選擇寬子載波,符號(hào)長(zhǎng)度變短,而5G調(diào)度固定為1個(gè)時(shí)隙(12/14個(gè)符號(hào)),調(diào)度時(shí)延變短。
當(dāng)選擇最大子載波帶寬時(shí)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(wù)?!?br />

4、5G子載波帶寬比較

1);覆蓋:窄子載波好
業(yè)務(wù)、公共信道:小子載波帶寬,符號(hào)長(zhǎng)度長(zhǎng),CP的長(zhǎng)度就唱,抗多徑帶來的符號(hào)間的干擾能力強(qiáng)。
公共信道:例如PUCCH、PRACH需要在一個(gè)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(duì)于大載波帶寬,每幀中需要調(diào)度的slot單位會(huì)多,調(diào)度開銷增大。

3);時(shí)延:寬子載波好
最小調(diào)度時(shí)延:大子載波帶寬,符號(hào)長(zhǎng)度小,最小調(diào)度單位slot占用時(shí)間短,最短1/32毫秒?! ?/p>

4);移動(dòng)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?! ?/p>

5);處理復(fù)雜度:寬子載波好
FFT處理復(fù)雜度:例如15kHz時(shí),優(yōu)于FFT多,設(shè)備只能支持到275個(gè)RB(50MKz)?! ?br />

5、5G常用子載波帶寬

1);C-Band
eMBB:當(dāng)前推薦使用30kHz。
URLLC:寬子載波帶寬。 

2);自包含
4G:?jiǎn)巫訋粗挥邢滦校粗挥猩闲校ㄌ厥庾訋猓?,下行子幀傳完后,才傳上行子幀?: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(shí)延比較大。
5G:在每個(gè)時(shí)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(shí)延和上行調(diào)度時(shí)延),例如30kHz時(shí)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(shí)延?!?br />

二、TDD的上下行配比

1、TDD分析

1)、優(yōu)勢(shì)
資源適配:按照網(wǎng)絡(luò)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(shì)
需要GPS同步:需要嚴(yán)格的時(shí)間同步。
開銷:上下行轉(zhuǎn)換需要一個(gè)GAP,資源浪費(fèi)。
干擾:容易產(chǎn)生站間干擾,例如TDD比例不對(duì)齊,超遠(yuǎn)干擾等。

2、從TDD-LTE看5G

TDD比例無創(chuàng)新:LTE和5G在TDD比例設(shè)計(jì)上都差不多,上下行比例可調(diào)。
動(dòng)態(tài)TDD短時(shí)間不太可能:同一張網(wǎng)絡(luò)只能一個(gè)TDD比例,否則存在嚴(yán)重的基站間干擾。
TDD比例會(huì)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(yīng)該也會(huì)如此。
同步:5G運(yùn)營(yíng)商之間同步,NR與TDD-LTE之間同步?!?br />

三、信道:傳輸高層信息

1、 公共信道

下行
a)PCFICH,PHICH
4G:有此信道。
5G:刪除此信道,降低了時(shí)延要求?! ?br /> b)PDCCH
4G:無專有解調(diào)導(dǎo)頻,不支持BF,不支持多用戶復(fù)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(dòng)態(tài)共享,需考慮PDCCH如何規(guī)避。
5G:有專有解調(diào)導(dǎo)頻(DMR)、支持BF、支持多用戶復(fù)用,覆蓋(9db增益)和容量好;PDCCH設(shè)置在特定的位置,前向兼容性強(qiáng),想把其中部分頻段拿出來很簡(jiǎn)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(qiáng),支持BF,覆蓋提升9db。

上行
a)PUCCH
4G:調(diào)度最小單位RB。
5G:調(diào)度最小單位符號(hào),可以放在特殊子幀

2、業(yè)務(wù)共信道

1):下行PDSCH
4G:除LTE MM外無專有導(dǎo)頻,最高調(diào)制64QAM。
5G:有專有導(dǎo)頻,最高調(diào)制256QAM,效率提升33%?!?/p>


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(hào):輔助傳輸,無高層信息

1、信號(hào)類型

4G:測(cè)量和解調(diào)都用共用的CRS(測(cè)量RSRP PMI RI.CQI測(cè)相位來解調(diào)),當(dāng)然LTE MM(MM:Massive Mimo,多天線技術(shù),下同)有專有導(dǎo)頻與CRS共享。
5G:去掉CRS。新增CRI-RS(測(cè)量RSRP PMI RI CQI),并支持BF;新增DMRS解調(diào)專用的DMRS(測(cè)量相位解調(diào))并支持BF,所有信道都有專有的DMRS,12個(gè)端口的DMRS加上空間復(fù)用支持最大32流。

2、對(duì)比

1);覆蓋
4G:CRS無BF,RSRP差。
5G:CRI-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(shí)刻發(fā)送,即使空載也要在整個(gè)小區(qū)內(nèi)發(fā)送,對(duì)鄰區(qū)有干擾;小區(qū)間錯(cuò)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(gè)子帶,鄰區(qū)干擾小,無數(shù)傳的子帶不會(huì)干擾鄰區(qū);鄰區(qū)間位置不錯(cuò)開,無對(duì)鄰區(qū)的數(shù)據(jù)RE干擾?!?br />

3);容量
a);導(dǎo)頻開銷:差不多
4G:每RB中的CRS占16個(gè)RE,如果MM的話還有專有導(dǎo)頻RE 12個(gè)。
5G:每RB中的CSI-RS 2~4個(gè)RE,DMRS 12~24個(gè)RE。 
b);單用戶容量
4G:協(xié)議定義了2個(gè)端口的DMRS,因此MM的時(shí)候單用戶最高2流。
5G:定義了12個(gè)端口的DMRS,單用戶可以最高支持到協(xié)議規(guī)定的8流,當(dāng)然考慮到終端的尺寸限制,實(shí)現(xiàn)上估計(jì)最高也就在4流的樣子。

五、多址接入

1、峰值提升9%

4G:OFDM帶寬利用率90%,左右各留5%的帶亂作為保護(hù)帶。
5G:F-OFDM帶寬利用率98.3%(濾波器減少保護(hù)帶)。

2、上行平均提升30%

4G:上行使用單載波技術(shù)。優(yōu)勢(shì):因?yàn)镻APR低,發(fā)射功率高,在邊緣覆蓋好;劣勢(shì):因?yàn)槭菃屋d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(gè)用戶數(shù)據(jù)而浪費(fèi);用戶配對(duì)是1對(duì)1的,如兩個(gè)用戶需要的資源不一樣大,就造成浪費(fèi)。
5G:使用單載波多載波自適應(yīng)。邊緣用戶使用單載波,覆蓋好;中近點(diǎn)用戶使用多載波,用戶可以1對(duì)多配對(duì),用戶配對(duì)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。

3、信道編碼

4G:業(yè)務(wù)信道Turbo,控制信道卷積碼、塊編碼以及重復(fù)編碼。
5G:LDPC碼-業(yè)務(wù)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。

4、BF權(quán)值生成

4G:TM7/8終端:基于終端發(fā)射SRS,基站根據(jù)SRS計(jì)算權(quán)值;TM9終端(R10版本及以上):終端發(fā)射SRS基站計(jì)算權(quán)值(中近點(diǎn))與終端根據(jù)CRS計(jì)算PMI(遠(yuǎn)點(diǎn))自適應(yīng)。
5G:終端發(fā)射SRS基站計(jì)算權(quán)值(中近點(diǎn))與終端根據(jù)CRS計(jì)算PMI(遠(yuǎn)點(diǎn))自適應(yīng);SRS需要全帶寬發(fā)射,在邊緣的時(shí)候因收集功率有限,到達(dá)基站時(shí)候可能已經(jīng)無法識(shí)別了,而PMI制式一個(gè)index,只需要1~2個(gè)RB就可以發(fā)給基站了,覆蓋效果好。

5、上下行轉(zhuǎn)換

4G:每個(gè)幀(5ms/10ms)上下行轉(zhuǎn)換一次,時(shí)延大。
5G:更大的載波帶寬以及自包含時(shí)隙,實(shí)現(xiàn)快速反饋,時(shí)延小。

6、大帶寬

4G:最大支持20MHZ;
5G:最大支持100MHZ(C波段),400MHZ(毫米波);  

7、載波聚合

4G:8CC;
5G:16CC;

六、5G對(duì)比4G

1、 容量增強(qiáng)

下行

1);MM:持平
5G最關(guān)鍵的技術(shù),大幅度提升頻譜效率;LTE也有MM,從LTE經(jīng)驗(yàn)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(jìn)入1024QAM,預(yù)估平均吞吐量增益小于5%;

4);更精確的反饋:20%~30%
終端SRS在終端四個(gè)天線輪發(fā),基站獲取終端的全部4個(gè)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(yīng),在邊緣SRS不準(zhǔn)時(shí),使用PMI是的BF效果相比LTE更優(yōu)?!?/p>

5);開銷:基本持平
5G在減少CRS的同時(shí),其實(shí)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(duì)于LTE開銷減少了。CRS free其實(shí)是為了減少輕載時(shí)的干擾?!?/p>

6) ;Slot聚合:10%
4G:每?jī)蓚€(gè)slot都要發(fā)送DCI Grant信息。
5G:多個(gè)slot聚合,只發(fā)送一個(gè)DCI Grant信息,開銷小。

7) ;Slot聚合:10%
4G:每?jī)蓚€(gè)slot都要發(fā)送DCI Grant信息。
5G:多個(gè)slot聚合,只發(fā)送一個(gè)DCI Grant信息,開銷小。

上行

1):MM:持平

2):?jiǎn)?、多載波自適應(yīng):30%
用戶一對(duì)多不對(duì)齊配對(duì),RB不連續(xù)分配;

2、覆蓋增強(qiáng)

下行

功率:2dB
LTE功率120w,5G功率200W?!?br />

上行

2) 上:下行解耦:11dB+

3、時(shí)延增強(qiáng)

下行

功率:2dB
LTE功率120w,5G功率200W。
  
上行

1):LDPC:未知
2) :上下行解耦:11dB+

  短TTI

5G最短調(diào)度時(shí)長(zhǎng)由LTE的1ms縮短到最短1/32毫秒?!?br />

自包含

把上下行反饋時(shí)長(zhǎng)間隔縮短到單個(gè)slot里面,最短1/32毫秒內(nèi)?! ?br />

上行免授權(quán)

上行免授權(quán)接入,減少時(shí)延?! ?/p>

 搶占傳輸

URLLC搶占資源。

導(dǎo)頻前置

終端處理DMRS需要一定的時(shí)間。

 以上就是4G與5G的區(qū)別有哪些的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于4G與5G的區(qū)別的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!,希望大家以后多多支持腳本之家!

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