深度科普 | 5G网络与4G网络的区别！-怎么使用5g网络

 

学堂君看到大家最近的的提问比较多，码字也有动力啦，今天又给大家上一段干货！废话不多说，咱们直接开聊！

在介绍5G网络与4G网络的区别前，学堂君先来看下大家对5G的筹划：

1.3GPP定义的5G的8大能力目标（对比4G网络）：用户体验速率（100Mbit/s）、移动性（500km/h）；频谱效率（3X）、1Mdevices/km2（连接数密度，设备/平方公里）、100X（网络能耗效率）、1ms（时延）、区域流量能力（10Mbps/m2）、峰值速率（10Gbit/s）；

2.ITU（International Telecommunication Union）对5G 的愿景：完成三大应用场景的部署建设。eMBB—大带宽高速率、uRLLC—高可靠低时延、mMTC超大连接，完成此三大场景的部署建设就要分别对应到5G的8大能力，每个场景都会侧重应用到某一项至多项能力技术。

接下来我们再来看下当前的5G网络的铺设计划：3GPP的第一个版本R15：NSA主要用于早期部署，重点聚焦eMBB场景；SA是5G的目标架构；3GPP第二个版本R16：将满足ITU定义的全部场景需求。R15包含新波形、新编码、新帧结构、上下行解耦等主要特性；R16包含新多址、uRLLC和mMTC等方面的特性。

如此，我们便找到了5G网络与4G网络的区别：应用新鲜的或者提升的技术手段，以满足人们生活的需求，促进通信业的发展。而5G网络更像是一个集合，它在不同场景下偏重不同的技术能力，不像4G网络般“不偏不倚”。

现在我们再来讨论5G网络和4G网络的区别就很明晰了

一、新增频谱的使用

2G、3G、4G网络的部署使得低频频段资源非常紧张，目前在3GPP协议中，5G的总体频谱资源可以分为以下两个FR（Frequency Range）：FR1-Sub6G，也就是我们说的低频频段，是5G的主用频段，以3.5GHz为主频谱；FR2-毫米波，也就是我们说的高频频段，为5G的扩展频段，资源丰富，以28/39/60/73GHz为主频谱。

5G频段的划分

中国电信获得3400MHz-3500MHz：100MHz 5G频率资源

中国联通获得3500MHz-3600MHz：100MHz 5G频率资源

中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz：160 MHz 5G频率资源

二、4/5G网络建立初衷

1.4G发展

4G通信技术是以2G、3G通信技术为基础，再不断优化、创新发展而来。并且它融合了3G通信技术的优势，以WLAN技术为发展重点。首先，4G网络在图象处理、视频传输上能够实现原图、高清传输。其次，利用4G通信技术，在文件、图片、音视频、软件的下载上传速度最高可达到最高每秒几十兆。这不仅提升我们的通信体验，也便于我们日常学习。4G网络解决了3G网络所不能提供的稳定传输速率，让人与人之间的通信，从语音彻底转向“数字化”，也加速了智能时代的到来，给人们带来了许多新兴的概念，如：物联网，AI，等等。

2.5G网络的三大应用场景

eMBB—大带宽高速率：5G小区最大可达100M带宽，现网实测小区的速率都以Gbit/s为起步计量单位。这就意味着，比如AR/VR、360°视频直播、AI技术等等领域都将有蓬勃的发展。

uRLLC—高可靠低时延：8大能力目标中就有对时延的要求，1ms的时延要求意味着，比如，无人驾驶、远程医疗等等对网络时延方面有高要求的领域的时代来临。

mMTC超大连接：而每平方公里100万的连接数，比如车联网，智慧城市，智能农业，物联网等等行业便有了发展的基石。

三、关键技术

1.4G关键技术

<1>、OFDM技术

OFDM(正交频分复用)本质是一个频分系统，传统的频分复用技术，在相邻载波间需要很大的保护带宽，导致频谱利用率低。而OFDM技术，通过子载波之间的正交，很大程度的提升了频谱效率。

<2>、MIMO技术

在发送和接收端都采用多根天线。而我们的信道容量随发送端和接收端最小天线数目呈现线性增长，所以采用MIMO模式的信道容量会大于单天线下的信道容量，从而为我们获得更大的系统容量。

<3>、SDR技术

将数字模拟变换器充分靠近射频天线，通过特定的程序手段完成不同频段的选择，再将抽样传送的信息进行量化分析，从而实现信道调制的差异化选择。

2.5G关键技术

<1>、频率利用率的提升技术 - F-OFDM:

F-OFDM特性能更好的控制发射信号在系统带宽外的泄露，减少NR系统带宽内的保护间隔(Guardband)，让更多频谱成为下行可传输带宽；在gNodeB接收侧，F-OFDM特性能更好的控制系统带宽外干扰对NR系统的影响，减少NR系统带宽内的保护间隔，让更多频谱成为上行可传输带宽。例如：子载波间隔为30KHz，系统带宽100M时，利用率达到98.28%。

<2>、灵活空口配置 - Numerology：

即灵活帧格式，指NR中的SCS（SubCarrier Spacing，子载波间隔），以及与之对应的符号长度，CP长度等参数的灵活配置。这样在不同的应用场景下就能够根据不同的要求做灵活的配置，以满足场景需求。

<3>、调制技术-QAM调制

5G兼容LTE调制方式，同时引入比LTE更高阶的调制技术，进一步提升频谱效率当前版本最大的调制效率支持256QAM，后续版本会引入1024QAM进一步提升频谱效率。

<4>、NR编码技术

LDPC（用于业务信道）:性能好，复杂度低，通过并行计算，对高速业务支持好

Polar码（用于控制信道）：对小包业务编码性能突出

<5>、Massive MIMO

和传统的天线相比，Massive MIMO通过大量增加阵子数量，并且用集中性更高的窄波束取代以前的宽波束，并通过波束权值的调整，从而可以实现更高的赋型增益。在5G中，广播信道也是采用窄波束发射，从而实现了控制信道的赋型，保持业务信道和控制信道的一致性。

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