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为什么 5G 网络比 4G 网络速度更快?

2018-12-25
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来源:爱思助手

实际上,并不是「5G 比 4G」,而是「为了比 4G 快,提出了 5G 网络概念」,事实上,3G 以后每一代无线通信网络都是首先提出目标,然后再考虑系统设计与技术。


传输速率快


● 毫米波


目前第一代到第四代无线通信采用的 300 MHz~3 GHz 频谱具有穿透性、覆盖范围广等优点,但存在一个非常致命的缺点:频带宽度过于狭窄,位于频段内的无线设备数量众多,频谱分配即将枯竭。为了大容量高速率数据传输,只能在 3 GHz 只上寻找可用频谱。


毫米波频谱(3 ~300 GHz)中氧气吸收频段和水蒸气吸收频段不能用来通信,所以毫米波频段共有 252 GHz 频带宽度可供使用,实际上,各国频谱划分里分配 5G 通信网络的毫米波频段大概为 3~6 GHz,但已经足够将数据传输速率提升 10 倍以上。(再次强调,前四代商用通信技术全部拥挤在 3 GHz 以下频谱)。


为什么 5G 网络比 4G 网络速度更快?


● 更先进的波束赋形


4G 网络的基站天线主要为全向天线,5G 网络由于毫米波覆盖范围窄,路径损耗较大,受复杂天气影响严重,所以需要通过波束设计完成发射能量聚焦,从而提升接收信号质量。实际上,波束赋形后的方向性波束可以帮助提升基站覆盖范围,而且基站信号能量更加有效。


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● 超大规模天线


无线通信中的多天线系统需要对每个天线赋予权重,才能提高空间分集,而现实情况下,这种算法是非线性的且计算复杂。由于毫米波天线波束窄,天线长度短,更适合差大规模天线应用,5G 中超大规模天线可能会有大量应用,不仅仅是大型宏基站,小型的毫米波发射机也有可能装备 Massive MIMO  系统。


传输延迟


● 降低信令损耗的就方式就是减少不必要的信令,比如:


 ◦ 通过全双工技术减少信道估计时间;

 ◦ 缩减 OFDM 信号的 CP 前缀,压缩 OFDM 长度;

 ◦ 网格化设计毫米波基站,降低干扰和时延。


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● 压缩网络处理


标准压缩核心网的方式就是「不经过不必要的处理单元」,换句话说就是控制结构和数据传输结构分离。主要使用「雾计算」(下方重复性工作,使用基站作为计算出单元)和「无线缓存」(缓存内容,降低传输延迟)技术。


为什么 5G 网络比 4G 网络速度更快?


第五代通信技术背后由数量庞大的研究所、大学做出了非常巨大的努力,5G 网络是通信产业界与学术界联合运作的结果,完善技术路线,产业和学术一起合力,才是完整的 5G 网络技术。

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