5G 技术与4G对比

5G 技术与4G对比

4G LTE

1. 灵活支持支持 1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz带宽；
2. 下行使用OFDM，最高速率达到20M带宽下100Mbits/s, 满足高速数据传输的要求；
3. 上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA（单载波频分复用），在保证系统性能的同时能有 TD-LTE技术发展及其应用效降低版峰均比（PAPR），减小终端发射功率，延长权使用时间,上行最高速率达到20M带宽下50Mbits/s；
   

大家注意上面图中的红色字体。一直以来，我们主要是用中频~超高频进行手机通信的。。。
例如经常说的“GSM900”、“CDMA800”,其实就是工作频段900MHz和800MHz的意思，
目前主流的4G LTE，属于超高频和特高频，我们国家主要使用超高频：

5G的频段具体是多少呢？

我们国家工信部下发通知，明确了我国的5G初始中频频段：3.3-3.6GHz、4.8-5GHz两个频段，
同时，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高频频段正在征集意见。
目前，国际上主要使用28GHz进行试验（这个频段也有可能成为5G最先商用的频段）。

中国移动：2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz，两段共260M；
中国电信：3400MHz-3500MHz，共100M；
中国联通：3500MHz-3600MHz，共100M；
中国电信与中国联通共建共享以后，双方的频谱资源有望整合共享提供服务。

Ｍassive MIMO

MIMO就是“多进多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天线发送，多根天线接收。
在LTE时代就已经有MIMO了，5G继续发扬光大，变成了加强版的Massive　MIMO（Massive：
大规模的，大量的）。

LTE-A 中最先提出的 MIMO 是 4x4 MIMO，后续版本继续又提出了4x8 的 MIMO 和8x8 的MIMO。

第三，有哪些东西是4G中已经应用，5G拿来修改了一下接着用的。

1. 多址方式

我们知道，在4G系统，下行采用OFDMA，上行采用SC-FDMA。这是由于 OFDM的峰均比高，对设备硬件要求比较严格，为了降低手机成本，大家商量后决定4G系统的上行传输不用OFDM，而用SC-FDMA的方式。

SC-FDMA（Single-carrier Frequency-Division Multiple Access，单载波频分多址），是LTE的上行链路的主流多址技术。因为SC-FDMA在传统的OFDMA处理过程之前有一个额外的DFT（离散傅立叶变换）处理，SC-FDMA也被叫做线性预编码OFDMA技术。

OFDM由于子载波间是正交的，不具有相关性，所以随机性大，容易导致峰均功率比（PAR）高。
相比于OFDM，由于SC-OFDM使用了DFT进行线性预编码，所以增加了子载波之间的相关性，从而减少了峰均功率比（PAR）。

那么5G时代，用什么多址方式呢？这两年关于5G用什么多址复用方式的争论很多，各个公司都变着法儿的炒作新概念。不过这个月R15协议出来以后，我发现这方面并没有大的变化。一个较大的改变是上行支持OFDM和DFT-S-OFDM。

关于DFT-S-OFDM 与SC-OFDM的区别：

SC-FDMA信号可以在时域生成，也可以在频域生成。处于和下行链路的兼容考虑，LTE选择了在频域生成 SC-FDMA技术，即DFT-S-OFDM（Discrete Fourier Transform-Spread OFDM）技术。该技术是在 OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展，这样系统发射的是时域信号，从而可以避免OFDM系统发送频域信号 带来的PAPR问题。

2. 子载波间隔

4G中子载波间隔是固定为15Khz的，但是由于5G在高频，可使用的带宽很大，所以引入了一个新名词：numerology（我还不知道咋翻译，谁知道告诉我一声）。这个词是什么意思呢？看下面这个表（38.211里面的表）就清楚了：5G中，子载波间隔不像4G时代固定为15Khz，而是可变的，但一个RB还是12个子载波，这个没变。

补充一下，LTE R8协议36.211中提到下行的普通循环前缀子载波间隔为15Khz的，扩展循环前缀的子载波间隔为15Khz或者7.5Khz；上行的SC-OFDM子载波间隔为固定15Khz，上行随机接入信道的前导子载波间隔为1250Hz(格式format 0~3)，7.5Khz（前导格式4）。

2. 帧与子帧结构（Subframe Structure）。

我们知道，4G中一个无线帧为10ms，一个子帧为1ms，一个slot为 0.5ms。到了5G，无线帧和子帧的长度没有变化，依然为10ms和1ms。但是slot长度变成了可配置的，其值依赖于两个个参数：μ和slot configuration。看下面的图：

当μ为,0，slot configuration为0时，1个无线帧包含10个子帧，1个子帧包含1个slot，1个slot包含 14个symbol。如下图所示。

以此类推，当μ配成5，slot configuration配成0时，1个子帧最多可以有32*14=448个symbol，
比symbol多了10几倍呢。这就给速率成倍提升带来了可能性。

HARQ。5G引入了self-contained子帧的概念，即HARQ周期从4G时代的最小4ms，缩短为1ms之
内。这就为超低的时延提供了一些帮助。

5G 物理层

下行

• 物理下行信道3个：PDCCH,PDSCH，PBCH
• 下行支持的调制：QPSK, 16QAM, 64QAM, and 256QAM
  

上行

• 上行信道3个：PUCCH,PUSCH,PRACH

• 上行支持的调制：

1. QPSK, 16QAM, 64QAM and 256QAM for OFDM with a CP
2. 对于处在小区边缘的UE π/2-BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM and 256QAM for DFT-s-OFDM with a CP
   
   

• 参考信号和同步信号
  参考信号：CSI RS,SRS,DMRS,PTRS
  同步信号：SS