截止2020年10月,全國已建設開通5G基站超50萬個,中國5G網絡已然成型。那麼5G網絡與4G網絡比起來究竟有何區别呢?
5G建設是新基建浪潮的重中之重
4G一般被稱為LTE,5G也有一個名字:NR(New Radio),中文的意思就是“新無線”。
3GPP将5G标準分成2個大的階段來完成,第一個是Release15,主要面向eMBB(增強移動寬帶)場景,包括:NSA(Non-Standalone, 非獨立組網)和SA(Standalone,獨立組網)兩個階段。獨立組網标準就是使用5G NR以及5G核心網;第二個是2020年7月剛剛定稿的Release16,主要面向uRLLC(高可靠低時延通信)和mMTC(海量機器通信)兩大場景。目前建設的5G網絡主要是基于Rel.15,也就是面向eMBB場景。
3GPP 5G時間表
5G之所以速率比4G更高,主要有以下幾方面原因:
•大帶寬。5G的最大帶寬由20MHz,增加到在C-band(4-8GHz)上最大支持100MHz,在毫米波上最大支持400MHz。相當于路寬了,下載和上傳的速率自然也大幅提升。
•新波形。5G繼承了4G的正交頻分複用技術(OFDM),同時采用更為先進的濾波技術,如Filter-OFDM,降低了頻譜邊緣保護帶的開銷,相比4G,在同樣的标稱帶寬下,傳輸帶寬有了明顯的提升。LTE的帶寬利用率為90%,NR帶寬利用率可達97%。
标稱帶寬下,5G降低頻譜保護帶獲得19%數據率增益;相比LTE,5G的帶寬更大,是LTE的5到10倍
•多天線的使用帶來了空間複用增益,可以大幅度提升容量。未來使用4收天線的終端将成為主流。5G NR将标配的接收天線數目提升了一倍。5G NR引入了多項多天線增強技術,如Massive MIMO(大規模多入多出)、波束賦形等,大幅提高了頻譜效率、小區覆蓋和系統靈活性。
Massive MIMO和波束賦形技術有助于減少信号損耗
•上下行解耦。由于C-Band的傳輸特性,以及終端上行發射功率等限制,5G小區的上行覆蓋受限嚴重。LTE-NR UL coexistence(上下行解耦),用LTE低頻空閑頻譜共享給NR上行使用,既彌補了C-Band以及高頻在上行覆蓋上的不足,又充分利用了LTE空閑頻譜的無線資源。
•靈活的空口設置。和前代通信技術使用固定的15KHz子載波間隔和1ms的子幀長度相比,5G NR引入了更加靈活的空口設置,比如靈活的子載波間隔和靈活的幀結構以适應不同的信道類型和業務類型。
•全新的信道編碼:LTE數據信道用Turbo碼、控制信道用TBCC(咬尾卷積碼)等編碼方式,5G采用了全新的信道編碼方式,即數據信道用LDPC編碼,控制信道和廣播信道用Polar編碼。這一改進可以提高信道編碼效率,适應5G大數據量、高可靠性和低時延的傳輸需求。
總體來說,大帶寬和新波形的應用是5G實現高速率傳輸根本原因,其他技術則有效地提高了頻譜資源的利用率。
我們能否感受到5G帶來的這份好處,除了運營商網絡覆蓋做得越來越強,也需要有更适合5G網絡的無線應用出現。
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