4G和5G到底有什麼區別

2022-03-26 01:28:35 字數 5384 閱讀 1791

1樓:成都億佰特公司

一、幀結構比較

1.4g和5g相同之處

幀和子幀長度均為:10ms和1ms。

最小排程單位資源: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頻寬。

2); 最小排程單位時間

4g:tti, 1毫秒;

5g:slot ,1/32毫秒~1毫秒,取決於子載波頻寬。

此外5g新增mini-slot,最少只佔用2個符號。

3);每子幀時隙數(符號數)

4g:每子幀2個時隙,普通cp,每時隙7個符號。

5g:取決於子載波頻寬,每子幀1-32個時隙,普通cp每時隙14個符號。

4g的排程單位是子幀(普通cp含14個符號);5g排程單位是時隙(普通cp含14個符號)。

3.5g設計理念分析

1);時頻關係

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

表現:總頻寬固定時,時頻二維組成的re資源數固定,不隨子載波頻寬變化,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排程固定為1個時隙(12/14個符號),排程時延變短。

當選擇最大子載波頻寬時候,單次排程從1毫秒(15khz)降低到了1/32毫秒(480khz),更利於urllc業務。

4. 5g子載波頻寬比較

1);覆蓋:窄子載波好

業務、公共通道:小子載波頻寬,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。

公共通道:例如pucch、prach需要在一個rb上傳完,小子載波每rb頻寬也小,上行功率密度高。

2);開銷:窄子載波好

排程開銷:對於大載波頻寬,每幀中需要排程的slot單位會多,排程開銷增大。

3);時延:寬子載波好

最小排程時延:大子載波頻寬,符號長度小,最小排程單位slot佔用時間短,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,大頻寬影響度小,子載波間干擾小。

5);處理複雜度:寬子載波好

fft處理複雜度:例如15khz時,優於fft多,裝置只能支援到275個rb(50mkz)。

5.5g常用子載波頻寬

1);c-band

urllc:寬子載波頻寬。

6.自包含

4g:單子幀要麼只有下行,要麼只有上行(特殊子幀除外),下行子幀傳完後,才傳上行子幀,3:1的比例下,下行傳送開始3ms後,才開始傳送上行反饋,時延比較大。

5g:在每個時隙裡面都引入與數傳方向相反方向的控制通道,可以做到快速反饋降低(下行反饋時延和上行排程時延),例如30khz時候,反饋可以做到0.5ms單位,其它大子載波頻寬,可以做到更小時延。

二、tdd的上下行配比

1.tdd分析

1)、優勢

資源適配:按照網路需求,調整上下行資源配比。

更好的支援bf:上下行同頻互異性,更好的支援bf。

2)、劣勢

需要gps同步:需要嚴格的時間同步。

開銷:上下行轉換需要一個gap,資源浪費。

干擾:容易產生站間干擾,例如tdd比例不對齊,超遠干擾等。

2.從tdd-lte看5g

tdd比例無創新:lte和5g在tdd比例設計上都差不多,上下行比例可調。

動態tdd短時間不太可能:同一張網路只能一個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、通道:傳輸高層資訊

1. 公共通道

1) ;下行

a)pcfich,phich

4g:有此通道。

5g:刪除此通道,降低了時延要求。

b)pdcch

4g:無專有解調導頻,不支援bf,不支援多使用者複用,覆蓋和容量差;pdcch在頻域上雜湊,有頻選增益,但是前向相容不好,例如gl動態共享,需考慮pdcch如何規避。

5g:有專有解調導頻(dmr)、支援bf、支援多使用者複用,覆蓋(9db增益)和容量好;pdcch設定在特定的位置,前向相容性強,想把其中部分頻段拿出來很簡單。

c)廣播通道

4g:頻域位置固定,放在頻寬**,不支援bf。

5g:位置靈活可配,前向相容性強,支援bf,覆蓋提升9db。

2)上行

a)pucch

4g:排程最小單位rb。

5g:排程最小單位符號,可以放在特殊子幀。

2.業務共通道

1)下行pdsch

4g:除lte mm外無專有導頻,最高調製64qam。

5g:有專有導頻,最高調製256qam,效率提升33%。

2)上行pusch

4g:最高調製64qam。

5g:最高調製256qam,效率提升33%。

四、訊號:輔助傳輸,無高層資訊

1.訊號型別

4g:測量和解調都用共用的crs(測量rsrp pmi ri.cqi測相位來解調),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),並支援bf;新增dmrs解調專用的dmrs(測量相位解調)並支援bf,所有通道都有專有的dmrs,12個埠的dmrs加上空間複用支援最大32流。

2. 對比

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;時刻傳送,即使空載也要在整個小區內傳送,對鄰區有干擾;小區間錯位傳送,即使空載無數傳也把鄰區的資料給干擾了。

5g:有bf且窄帶掃描,干擾小一些;可以只傳送某個子帶,鄰區干擾小,無數傳的子帶不會干擾鄰區;鄰區間位置不錯開,無對鄰區的資料re干擾。

3);容量

a);導頻開銷:差不多

4g:每rb中的crs佔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);單使用者容量

4g:協議定義了2個埠的dmrs,因此mm的時候單使用者最高2流。

5g:定義了12個埠的dmrs,單使用者可以最高支援到協議規定的8流,當然考慮到終端的尺寸限制,實現上估計最高也就在4流的樣子。

五、多址接入

1. 峰值提升9%

4g:ofdm頻寬利用率90%,左右各留5%的帶亂作為保護帶。

5g:f-ofdm頻寬利用率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。優勢:

因為papr低,發射功率高,在邊緣覆蓋好;劣勢:因為是單載波,單使用者資料必須在連續的rb上傳輸,容易造成rb數不夠傳輸一個使用者資料而浪費;使用者配對是1對1的,如兩個使用者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。邊緣使用者使用單載波,覆蓋好;中近點使用者使用多載波,使用者可以1對多配對,使用者配對效率高,資源利用率高;使用者資源分配可以用不連續的rb資源,有頻選增益,以及可以完全利用零散的rb資源。

六、通道編碼

4g:業務通道turbo,控制通道卷積碼、塊編碼以及重複編碼。

5g:ldpc碼-業務通道,大資料塊傳輸速率高,解調效能好,功耗低;polar碼-控制通道,小資料塊傳輸,解調效能好,覆蓋提升1db。

七、bf權值生成

4g:tm7/8終端:基於終端發射srs,基站根據srs計算權值;tm9終端(r10版本及以上):終端發射srs基站計算權值(中近點)與終端根據crs計算pmi(遠點)自適應。

5g:終端發射srs基站計算權值(中近點)與終端根據crs計算pmi(遠點)自適應;srs需要全頻寬發射,在邊緣的時候因收集功率有限,到達基站時候可能已經無法識別了,而pmi制式一個index,只需要1~2個rb就可以發給基站了,覆蓋效果好。

八、上下行轉換

4g:每個幀(5ms/10ms)上下行轉換一次,時延大。

5g:更大的載波頻寬以及自包含時隙,實現快速反饋,時延小。

九、大頻寬

4g:最大支援20mhz;

5g:最大支援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的頻寬利用率提升了9%;

3);1024qam:<5%

峰值提升25%;但是考慮到現網中很難進入1024qam,預估平均吞吐量增益小於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,基站獲取終端的全部4個通道的資訊,而使單使用者多流以及多使用者之間的mimo排程與協調更優;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。

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後,相對於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都要傳送dci grant資訊。

5g:多個slot聚合,只傳送一個dci grant資訊,開銷小。

2. 上行

1);mm:持平

2);單、多載波自適應:30%

使用者一對多不對齊配對,rb不連續分配;

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最短排程時長由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裡面,最短1/32毫秒內。

3. 上行免授權

上行免授權接入,減少時延。

4. 搶佔傳輸

urllc搶佔資源。

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排程單位,將排程時延進一步壓縮。

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