5g网络与4g网络的区别

如题所述

一、帧结构比较
1.4G和5G相同之处
帧和子帧长度均为:10ms和1ms。
最小调度单位资源:RB。
2.4G和5G不同之处
1) 子载波宽度
4G:固定为15kHz。
5G:多种选择,15kHz、30kHz、60kHz、120kHz、240kHz,且一个5G帧中可以同时传输多种子载波带宽。
2) 最小调度单位时间
4G:TTI,1毫秒;
5G:slot,1/32毫秒~1毫秒,取决于子载波带宽。
此外5G新增mini-slot,最少只占用2个符号。
3) 每子帧时隙数(符号数)
4G:每子帧2个时隙,普通CP,每时隙7个符号。
5G:取决于子载波带宽,每子帧1-32个时隙,普通CP每时隙14个符号。
4G的调度单位是子帧(普通CP含14个符号);5G调度单位是时隙(普通CP含14个符号)。
3.5G设计理念分析
1) 时频关系
基本原理:子载波宽度和符号长度之间是倒数关系,宽子载波短符号,窄子载波长符号;
表现:总带宽固定时,时频二维组成的RE资源数固定,不随子载波带宽变化,吞吐量也是一样的。
2) 减少时延
选择宽子载波,符号长度变短,而5G调度固定为1个时隙(12/14个符号),调度时延变短。
当选择最大子载波带宽时候,单次调度从1毫秒(15kHz)降低到了1/32毫秒(480kHz),更利于URLLC业务。
4. 5G子载波带宽比较
1) 覆盖:窄子载波好
业务、公共信道:小子载波带宽,符号长度长,CP的长度就长,抗多径带来的符号间的干扰能力强。
公共信道:例如PUCCH、PRACH需要在一个RB上传完,小子载波每RB带宽也小,上行功率密度高。
2) 开销:窄子载波好
调度开销:对于大载波带宽,每帧中需要调度的slot单位会多,调度开销增大。
3) 时延:宽子载波好
最小调度时延:大子载波带宽,符号长度小,最小调度单位slot占用时间短,最短1/32毫秒。
4) 移动性:宽子载波好
多普勒频移忍受度:在频移一定情况,大带宽影响度小,子载波间干扰小。
5) 处理复杂度:宽子载波好
FFT处理复杂度:例如15kHz时,优于FFT多,设备只能支持到275个RB(50MHz)。
6. 5G常用子载波带宽
1) C-Band
eMBB:当前推荐使用30kHz。
URLLC:宽子载波带宽。
6. 自包含
4G:单子帧要么只有下行,要么只有上行(特殊子帧除外),下行子帧传完后,才传上行子帧,3:1的比例下,下行发送开始3ms后,才开始发送上行反馈,时延比较大。
5G:在每个时隙里面都引入与数传方向相反方向的控制信道,可以做到快速反馈降低(下行反馈时延和上行调度时延),例如30kHz时候,反馈可以做到0.5ms单位,其它大子载波带宽,可以做到更小时延。
二、TDD的上下行配比
1. TDD分析
1) 优势
资源适配渗透性:按照网络需求,调整上下行资源配比。
更好的支持BF:上下行同频互异性,更好的支持BF。
2) 劣势
需要GPS同步:需要严格的时间同步。
开销:上下行转换需要一个GAP,资源浪费。
干扰:容易产生站间干扰,例如TDD比例不对齐,超远干扰等。
2. 从TDD-LTE看5G
TDD比例无创新:LTE和5G在TDD比例设计上都差不多,上下行比例可调。
动态TDD短时间不太可能:同一张网络只能一个TDD比例,否则存在严重的基站间干扰。
TDD比例会收敛:从LTE看,初期也是定义了很多的TDD比例,但最终都收敛到了3:1的比例(下行与上行的资源配比),5G应该也会如此。
同步:5G运营商之间同步,NR与TDD-LTE之间同步。
三、信道:传输高层信息
1. 公共信道
1) 下行
a) PCFICH, PHICH
4G:有此信道。
5G:删除此信道,降低了时延要求。
b) PDCCH
4G:无专有解调导频,不支持BF,不支持多用户复用,覆盖和容量差;PDCCH在频域上散列,有频选增益,但是前向兼容不好,例如GL动态共享,需考虑PDCCH如何规避。
5G:有专有解调导频(DMR)、支持BF、支持多用户复用,覆盖(9dB增益)和容量好;PDCCH设置在特定的位置,前向兼容性强,想把其中部分频段拿出来很简单。
c) 广播信道
4G:频域位置固定,放在带宽中央,不支持BF。
5G:位置灵活可配,前向兼容性强,支持BF,覆盖提升9dB。
2) 上行
a) PUCCH
4G:调度最小单位RB。
5G:调度最小单位符号,可以放在特殊子帧。
四、业务共信道
1) 下行PDSCH
4G:除LTE MM外无专有导频,最高调制64QAM。
5G:有专有导频,最高调制256QAM,效率提升33%。
2) 上行PUSCH
4G:最高调制64QAM。
5G:最高调制256QAM,效率提升33%。
五、信号:辅助传输,无高层信息
1. 信号类型
4G:测量和解调都用共用的CRS(测量RSRP PMI RI.CQI测相位来解调),当然LTE MM有专有导频与CRS共享。
5G:去掉CRS。新增CRI-RS(测量RSRP PMI RI CQI)并支持BF;新增DMRS解调专用的DMRS(测量相位解调)并支持BF,所有信道都有专有的DMRS,12个端口的DMRS加上空间复用支持最大32流。
2. 对比
1) 覆盖
4G:CRS无BF,RSRP差。
5G:CRI-RS有BF(BF: Beam Forming,波束赋形,下同),相比LTE RSRP有9dB覆盖增益(10*log(8列阵子))。
2) 轻载干扰
4G:轻载干扰大。无BF,干扰大一些;时刻发送,即使空载也要在整个小区内发送,对邻区有干扰;小区间错位发送,即使空载无数传也把邻区的数据给干扰了。
5G:有BF且窄带扫描,干扰小一些;可以只发送某个子带,邻区干扰小,无数传的子带不会干扰邻区;邻区间位置不错开,无对邻区的数据RE干扰。
3) 容量
a) 导频开销:差不多
4G:每RB中的CRS占16个RE,如果MM的话还有专有导频RE 12个。
5G:每RB中的CSI-RS 2~4个RE,DMRS 12~24个RE。
b) 单用户容量
4G:协议定义了2个端口的DMRS,因此MM的时候单用户最高2流。
5G:定义了12个端口的DMRS,单用户可以最高支持到协议规定的8流,当然考虑到终端的尺寸限制,实现上估计最高也就在4流的样子。
六、多址接入
1. 峰值提升9%
4G:OFDM带宽利用率90%,左右各留5%的带乱作为保护带。
5G:F-
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