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5G通讯网要来了 比4G快250倍
腾讯科技[微博]谭思2014年07月03日09:25分享
[摘要]爱立信进行了5G无线网络测试,结果显示其连接速度达到了5Gbps。
腾讯科技讯 7月3日,据科技博客网站CNET报道,瑞典通讯设备制造商爱立信周二表示,它已经进行了5G无线网络测试,结果显示其连接速度达到了5Gbps。
这一测试是爱立信5G无线技术研发计划的一部分。尽管测试结果良好,但至少要到2020年之后,爱立信才会进行实际的5G无线网络商业部署。
5Gbps的速度比现在的LTE网络标准连接速度快250倍,它标志着无线行业的一个新的里程碑。无论是智能手机,还是汽车、医疗设备和其他设备,都将受益于这一无线连接速度。
爱立信网络业务部门主管约翰•威博格(Johan Wibergh)表示,“LTE连接所有人,而5G将连接所有事物。”
爱立信的测试让我们窥见了无线技术的未来。网速达到5Gbps,这意味着下载一部50GB的电影仅需80秒钟,比谷歌(微博)光纤的传输速度还快5倍。
但是,这一测试结果只是理想条件下的一个理论上的峰值速度,不是消费者实际能体验到的速度。而且, 5G技术的规范化仍然有很多工作要做,所以预计爱立信2020年推出5G网络可能过于乐观。
然而,威博格认为,消费者最终将能够体验到这样的连接速度。
“我们试验的东西都是在现实生活中可以实现的东西。”他告诉CNET记者说。“我们知道如何才能将它带入现实。”
这对于爱立信来说是至关重要的。近年来,爱立信面临的竞争压力加剧,其对手包括像华为和中兴这样的中国厂商。
“我们需要表明我们是5G技术开发的领导者,这对我们来说非常重要。
日本的NTT DoCoMo和韩国的SK Telecom已经承诺参与爱立信的5G技术研发。爱立信表示,5G网络可能会最早在LTE网络普及率较高的北美实现,但该地区的运营商还没有承诺参与。 (谭思)
5G 是 4G 的延伸,是第五代移动通信标准,也称第五代移动通信技术。5G具有高速率、低时延、大容量等特征。
在高速率方面,5G 的网络速度是4G 的10倍以上。在5G网络环境比较好的情况下,1G的电影1-3秒就能下完,基本上不会超过10秒。
在低时延方面,人类眨眼的时间为 100 毫秒,而 5G 的时延已达到毫秒级别,仅为4G的十分之一,您在网络购票、抢红包时都能比普通4G客户更快一步,视频通话时也会有更好的交互体验。
在大容量方面,5G 网络连接容量更大,即使50个客户在一个地方同时上网,也能有100Mbps以上的速率体验。

5G相比4G,从需求上来说,最大的不同是什么?高速率,大连接数,低时延。那么所有新加入的技术一定是为以上三个需求服务的,好,我们来一个一个的捋。
首先,我们来看看5G相比4G少了什么技术,答案就一个:Turbo码。
关注5G的同学应该都知道这个新闻:
美国时间2016年11月17日凌晨0点45分,在3GPP RAN1 87次会议的5G短码方案讨论中,华为公司的Polar Code(极化码)方案,最终战胜美国的LDPC和法国的Turbo2.0方案,成为5G控制信道eMBB(增强移动宽带)场景编码最终方案。这是国人在5G关键技术上的一次重大突破。
至此,不论长码还是短码,Turbo都被打败了,不对,应该说是法国人、欧洲人被打败了。关于胜者,也就是LDPC和Polar,下面会详细介绍,这里就先按下不表了。
其次,我们来聊聊5G相比4G新加入的一些技术。
mmWave:也就是毫米波,频率大约为。由于3Ghz以下的频段已经使用殆尽,没有多余的频段可供5G来使用,而且5G需要的带宽动不动就几百M,所以只能往高频方向发展了。但是频率越高,损耗越大,这就带来了一个问题,随着频率的升高,覆盖性能会越来越差。
那么有没有什么办法让我们既能使用高频率的毫米波,又能够使覆盖性能不降低、甚至增强呢?答案当然是:有,即Massive MIMO。
Massive MIMO。MIMO大家都知道,即多个天线端口同时收发,这样就带来了分集增益,4G时代一般4天线、8天线等用的比较多。那么大规模MIMO是什么呢?顾名思义,就是很多天线同时收发,这个“很多”多到多少呢?答案如下:

也就是说当使用30Ghz频点时,基站最多可使用256个天线同时收发。使用70Ghz频点时,基站最多可使用1024根天线。这么多天线,那效果比起4G那简直杠杠的。不过对于终端来说,把这么多天线塞进巴掌大的终端里有点不现实,毕竟成本不便宜啊。所以估计在实际使用中会采用MU-MIMO的模式。
大规模MIMO是不是很屌啊,但是它也带来了一些问题。比如我“当天线数越来越多的时候,波束将变得越来越窄,覆盖区域会受到影响”,什么意思呢?请看下图:

上面这幅图中,从左到右分别是1个天线,2个天线和很多(懒得数)个天线时的波束。我们可以看到,当只使用1根天线时,其无线信号是向四面八方均匀覆盖的,手机1,2,3收到的信号强度是均等的。使用2根天线时,信号覆盖就有了一定的方向性,正下方的信号覆盖要强于左右和上方。而使用很多根天线时,波束变的更加集中,覆盖区域变成了一条大宝剑(咦?感觉怪怪的)。这个时候2号手机能够得到更强的覆盖,但是1和3号手机就收不到信号了。
那么有没有办法解决上面这个问题呢?答案依然是:有,请看Beam Management。
Beam Management。这个翻译成中文应该叫波束管理吧。这个功能原理简单:基站在各个方向上都发特定的类似参考信号的东西,终端检测并给基站一个反馈,从而基站就知道了终端的方向。不过虽然原理简单,但是这个实现起来还是有一定难度的,因为我们需要尽量快的确定每个终端的方向,关于波束管理的一些具体细节,暂时还不能确定。
LDPC编码。前面我们说过,5G摒弃了4G时所采用的Turbo编码,换成了什么呢?就是这个LDPC码。那么为什么要换?LDPC码相比Turbo码好在哪?主要原因有两个:1)最重要的原因是高通牛逼,人家说用啥就用啥,支持Turbo的法国人怂了。2)由于Turbo编码的引入了交织等操作,所以在码长较长时,复杂度提升, 时延就会变得很大。然而开头我们说了,低时延是5G的三个需求之一,所以Turbo显得有些力不从心。而LDPC就不一样,由于它的校验矩阵的稀疏性,使得它的译码算法时延较短,在长码时比Turbo有明显优势。所以5G摒弃Turbo改用LDPC也是有一定道理的。
AS Layer。这个我也不知道是啥。
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。
UL Waveform。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。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。另外,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。

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。

当μ为1,slot configuration为0时,就变成了下面的情况:1个子帧包含两个slot,每个slot都有14个symbol,也就是说1个子帧包含28个symbol。

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。
写到这里突然发现一个天大的喜讯:要下班啦!那么就先写到这里吧,我要去吃泡馍了。当然,相比于4G,5G的变化太多了,我就不一一列举了,上面写的都是一些显而易见的,较大的变动。后面再想到什么再来补充。
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