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5G和4G相比好在哪里?看完就彻底明白了

时间:2021-04-25 00:08 点击次数:
  本文摘要:在2015年的MWC上国内外厂商争相展出各自在5G上的进展之后,5G就瞬间沦为了业界的辩论的焦点,在媒体愿溢美之词的同时,芯片商、通信设备商以及电信运营商无一例外开始倾其所有布局下一代通信技术,目的就是守住话语权。对于数消费者而言,5G的价值在于它享有比4gLTE更慢的速度(峰值速率可约几十Gbps),例如你可以在一秒钟内iTunes一部高清电影,而4GLTE有可能要10分钟。

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在2015年的MWC上国内外厂商争相展出各自在5G上的进展之后,5G就瞬间沦为了业界的辩论的焦点,在媒体愿溢美之词的同时,芯片商、通信设备商以及电信运营商无一例外开始倾其所有布局下一代通信技术,目的就是守住话语权。对于数消费者而言,5G的价值在于它享有比4gLTE更慢的速度(峰值速率可约几十Gbps),例如你可以在一秒钟内iTunes一部高清电影,而4GLTE有可能要10分钟。

也正是因为这一得天独厚的优势,业界普遍认为5G将在无人驾驶汽车、VR以及物联网等领域充分发挥最重要起到。和4G比起,5G的提高是全方位的,按照3GPP的定义,5G不具备高性能、较低延后与高容量特性,而这些优点主要反映在毫米波、小基站、MassiveMIMO、全双工以及波束成形这五大技术上。毫米波众所周知,随着相连到无线网络设备的数量的减少,频谱资源匮乏的问题日益引人注目。

最少就现在而言,我们还不能在极为狭小的频谱上分享受限的比特率,这很大的影响了用户的体验。那么5G获取的几十个Gbps峰值速度如何构建呢?众所周知,无线传输减少传输速率一般有两种方法,一是减少频谱利用率,二是减少频谱比特率。5G用于毫米波(26.5~300GHz)就是通过第二种方法来提高速率,以28GHz频段为事例,其能用频谱比特率超过了1GHz,而60GHz频段每个信道的能用信号比特率则为2GHz。

在移动通信的历史上,这是首次打开新的频带资源。在此之前,毫米波只在卫星和雷达系统上被应用于,但现在早已有运营商开始用于毫米波在基站之间做到测试。

当然,毫米波仅次于的缺点就是穿透力劣、波动大,因此要让毫米波频段下的5G通信在高楼林立的环境下传输并不更容易,而小基站将解决问题这一问题。小基站上文提及毫米波的穿透力劣并且在空气中的波动相当大,但因为毫米波的频率很高,波长很短,这就意味著其天线尺寸可以做到得较小,这是部署小基站的基础。可以意识到的是,未来5G移动通信将仍然倚赖大型基站的布建架构,大量的小型基站将沦为新的趋势,它可以覆盖面积大基站无法看清的末梢通信。因为体积的大幅度增大,我们设置可以在250米左右部署一个小基站,这样排序下来,运营商可以在每个城市中部署数千个小基站以构成密集网络,每个基站可以从其它基站接管信号并向任何方位的用户发送数据。

当然,你大可不必担忧功耗问题,雷锋网之前曾报导过:小基站不仅在规模上要相比之下大于大基站,功耗上也大大增大了。除了通过毫米波广播之外,5G基站还将享有比现在蜂窝网络基站非常少的天线,也就是MassiveMIMO技术。

MassiveMIMO现有的4G基站只有十几根天线,但5G基站可以反对上百根天线,这些天线可以通过MassiveMIMO技术构成大规模天线阵列,这就意味著基站可以同时从更加多用户发送到和接管信号,从而将移动网络的容量提高数十倍倍或更大。MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)的意思是多输出多输入,实质上这种技术早已在一些4G基站上获得了应用于。

但到目前为止,MassiveMIMO仅有在实验室和几个现场试验中展开了测试。隆德大学教授OveEdfors曾认为,“MassiveMIMO打开了无线通讯的新方向——当传统系统用于时域或频域为有所不同用户之间构建资源共享时,MassiveMIMO则引入了空间域(spatialdomain)的途径,其方式是在基地台使用大量的天线以及为其展开实时处置,如此则可同时在频谱效益与能源效率方面获得几十倍的增益。

”毋庸置疑,MassiveMIMO是5G能否构建商用的关键技术,但是多天线也势必会带给更好的阻碍,而波束成形就是解决问题这一问题的关键。波束成形MassiveMIMO的主要挑战是增加阻碍,但正是因为MassiveMIMO技术每个天线阵列构建了更加多的天线,如果能有效地掌控这些天线,让它收到的每个电磁波的空间相互抵销或者强化,就可以构成一个较宽的波束,而不是仅有向升空,受限的能量都集中于在特定方向上展开传输,不仅传输距离更加近了,而且还防止了信号的阻碍,这种将无线信号(电磁波)按特定方向传播的技术叫作波束成形(beamforming)。这一技术的优势不仅如此,它可以提高频谱利用率,通过这一技术我们可以同时从多个天线发送到更加多信息;在大规模天线基站,我们甚至可以通过信号处理算法来计算出来出有信号的传输的最佳路径,并且最后移动终端的方位。

因此,波束成形可以解决问题毫米波信号被障碍物挡住以及远距离波动的问题。除此之外,最后要提及5G的另众多特色——全双工技术。


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