目錄
- 4G與5G的區(qū)別
- 一、幀結(jié)構(gòu)比較
- 1、4G和5G相同之處
- 3、5G設(shè)計理念分析
- 4、5G子載波帶寬比較
- 5、5G常用子載波帶寬
- 二、TDD的上下行配比
- 三、信道:傳輸高層信息
- 四、信號:輔助傳輸,無高層信息
- 五、多址接入
- 1、峰值提升9%
- 2、上行平均提升30%
- 3、信道編碼
- 4、BF權(quán)值生成
- 5、上下行轉(zhuǎn)換
- 6、大帶寬
- 7、載波聚合
- 六、5G對比4G
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
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(shè)計理念分析
1);時頻關(guān)系
基本原理:子載波寬度和符號長度之間是倒數(shù)關(guān)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?!?br />
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(dāng)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(wù)。
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?! ?/p>
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(fù)雜度:寬子載波好
FFT處理復(fù)雜度:例如15kHz時,優(yōu)于FFT多,設(shè)備只能支持到275個RB(50MKz)。
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?!?/p>
2);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?!?br />
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(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?! ?br />
2)、劣勢
需要GPS同步:需要嚴(yán)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(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(luò)只能一個TDD比例,否則存在嚴(yán)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(yīng)該也會如此。
同步:5G運營商之間同步,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,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。
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(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%。
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(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(fù)用支持最大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?!?br />
3);容量
a);導(dǎo)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(dǎo)頻RE 12個。
5G:每RB中的CSI-RS 2~4個RE,DMRS 12~24個RE?!?br />
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(dāng)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%
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: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(yīng)。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。
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計算權(quán)值;TM9終端(R10版本及以上):終端發(fā)射SRS基站計算權(quán)值(中近點)與終端根據(jù)CRS計算PMI(遠(yuǎn)點)自適應(yīng)。
5G:終端發(fā)射SRS基站計算權(quán)值(中近點)與終端根據(jù)CRS計算PMI(遠(yuǎn)點)自適應(yīng);SRS需要全帶寬發(fā)射,在邊緣的時候因收集功率有限,到達(dá)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。
5、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。
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對比4G
1、 容量增強
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(yīng),在邊緣SRS不準(zhǔn)時,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,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。
6) ;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。
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。
上行
1):MM:持平
2):單、多載波自適應(yīng):30%
用戶一對多不對齊配對,RB不連續(xù)分配;
2、覆蓋增強
下行
功率:2dB
LTE功率120w,5G功率200W?!?br />
上行
2) 上:下行解耦:11dB+
3、時延增強
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)度時長由LTE的1ms縮短到最短1/32毫秒?!?br />
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)?! ?br />
上行免授權(quán)
上行免授權(quán)接入,減少時延?! ?/p>
搶占傳輸
URLLC搶占資源。
導(dǎo)頻前置
終端處理DMRS需要一定的時間。
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