通信：从功耗角度出发，5G相比4G，基站和终端功耗是降低了还是升高了？

前几天一个博士小哥问了我一个问题：5G相比4G，基站和终端功耗是降低了还是升高了？我想了想简答如下：

百度百科给出的功耗定义：

功耗定义一：功率的损耗，指设备、器件等输入功率和输出功率的差额。功率的损耗。电路中通常指元、器件上耗 散的热能。

功耗定义二：功耗同样是所有的电器设备都有的一个指标，指的是在单位时间中所消耗的能源的数量，单位为W。

功率定义：功率是指物体在单位时间内所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量。

结合以上定义及理解，功耗在通信上简单阐述为：指是单位时间的耗电量，即平时说的每秒钟用了多少度电！

从公众角度，通过媒体的大肆宣传知道：5g比4g传输速率提高100倍，单位时间内下载的数据更多，因此应该说功耗会增加~~

从专业角度，5G要达到高可靠、低时延、广覆盖、告诉速率的宽带传输，基站和终端所有的能耗肯定要增加很多，并且单位功耗所占比肯定也是增加的，以下针对不同设备来谈一下功耗问题：

1、针对基站而言，

针对不同级别的基站(宏基站，微基站，微微基站，家庭基站等)比较功耗毫无意义，同时我们知道，5G布网中有个“超密集组网”概念，也就是说，5G中的基站会比4G多很多，类似于一栋建筑上就会有一个基站或者多个。基于以上两个限制条件，我们规定以覆盖100个用户，并给100个用户提供相同传输速率的5G和4G基站作比较：

1）从基站天线数出发：

5G中应用的massive MIMO技术，指利用矩阵型天线，结合波束赋形技术，以此达到同一时刻与更多用户进行数据传输，例如：4G---4根天线，5G----64根天线，在保持每根天线传输信号强度相同的情况下，可知5G基站需要更多的电能，虽然耗电增加倍数不与天线数呈线性关系，但是可以肯定的是耗电增加可至数倍以上（3~5倍还是可以参考的）

2）从覆盖范围出发：

考虑到覆盖相同数量用户时，4G基站可能考虑更大范围的覆盖面积，5G基站针对相对密集（提法叫超密集），单纯从距离上看，需要给4G基站提供更大的电能以补充传输中的能量损耗，相对距离较近的5G基站，可提供相对较少电能即可！但是从一根天线出发，“传输损耗应该远小于产生的功率”，从这个角度看，4G基站功耗略高于5G基站功耗，量化的话，不会高出一倍！

3）从理论公式：信噪比=信号功率/噪声功率角度出发：

考虑到，5G中超密集场景存在，用户之间的干扰会大大增加，个人觉得这里使用SINR：信干噪比分析更合理，

信噪比（SNR）是衡量传输链路质量的参数指标，信噪比可映射---参数信道状态指示（CQI）---进一步可映射调制编码方式（MCS）来完成一个TTI内的信道传输，因此只要保证信噪比相同即可保证链路传输速率相同！那么，SINR=Pt/(Pn+Pi)，其中Pt是天线发出的信号功率，Pn+Pi分别是噪声功率和相互之间的干扰功率！针对Pn，Pn简化为自由路径传播损耗：Pn=Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)，可看出有距离(d)+频率(f)两个参数决定，4G中d大，f小，5G中d小，f大！具体可根据实际数值大小来确定，这里我们仅从理论上概述为4G和5G中的Pn近似相等；针对Pi，可知，5G场景中的干扰大于4G场景，因此要求4G(Pn+Pi)<5G(Pn+Pi),现要求，SINR相同，因此4G(Pt<5G(Pt)，因此5G中需要更多的发送功率，也即需要更多的功耗；

4）从理论公式香农公式：C=B*（log21+S/N）出发：

信道容量公式，已知上述公式是信道容量的理论公式，没想好，下次再写。。。。。。