4G与5G的区别有哪些
4g与5g的区别
一、帧结构比较
1、4g和5g相同之处
帧和子帧长度均为：10ms和1ms。
最小调度单位资源：rb
2、4g和5g不同之处
1)；子载波宽度
4g：固定为15khz。
5g：多种选择，15khz、30khz、60khz、120khz、240khz，且一个5g帧中可以同时传输多种子载波带宽。
2)； 最小调度单位时间
4g：tti， 1毫秒；
5g：slot ，1/32毫秒~1毫秒，取决于子载波带宽。
此外5g新增mini-slot，最少只占用2个符号。
3)；每子帧时隙数（符号数）
4g：每子帧2个时隙，普通cp，每时隙7个符号。
5g：取决于子载波带宽，每子帧1-32个时隙，普通cp每时隙14个符号。
4g的调度单位是子帧（普通cp含14个符号）；5g调度单位是时隙（普通cp含14个符号）。
3、5g设计理念分析
1)；时频关系
基本原理：子载波宽度和符号长度之间是倒数关系，宽子载波短符号，窄子载波长符号；
表现：总带宽固定时，时频二维组成的re资源数固定，不随子载波带宽变化，吞吐量也是一样的。
2);减少时延
选择宽子载波，符号长度变短，而5g调度固定为1个时隙（12/14个符号），调度时延变短。
当选择最大子载波带宽时候，单次调度从1毫秒（15khz）降低到了1/32毫秒（480khz），更利于urllc业务。
4、5g子载波带宽比较
1)；覆盖：窄子载波好
业务、公共信道：小子载波带宽，符号长度长，cp的长度就唱，抗多径带来的符号间的干扰能力强。
公共信道：例如pucch、prach需要在一个rb上传完，小子载波每rb带宽也小，上行功率密度高。
2)；开销：窄子载波好
调度开销：对于大载波带宽，每帧中需要调度的slot单位会多，调度开销增大。
3)；时延：宽子载波好
最小调度时延：大子载波带宽，符号长度小，最小调度单位slot占用时间短，最短1/32毫秒。
4)；移动性：宽子载波好
多普勒频移忍受度：在频移一定情况，大带宽影响度小，子载波间干扰小。
5)；处理复杂度：宽子载波好
fft处理复杂度：例如15khz时，优于fft多，设备只能支持到275个rb（50mkz）。
5、5g常用子载波带宽
1)；c-band
embb：当前推荐使用30khz。
urllc：宽子载波带宽。
2)；自包含
4g：单子帧要么只有下行，要么只有上行（特殊子帧除外），下行子帧传完后，才传上行子帧，3：1的比例下，下行发送开始3ms后，才开始发送上行反馈，时延比较大。
5g：在每个时隙里面都引入与数传方向相反方向的控制信道，可以做到快速反馈降低（下行反馈时延和上行调度时延），例如30khz时候，反馈可以做到0.5ms单位，其它大子载波带宽，可以做到更小时延。
二、tdd的上下行配比
1、tdd分析
1)、优势
资源适配：按照网络需求，调整上下行资源配比。
更好的支持bf：上下行同频互异性，更好的支持bf。
2)、劣势
需要gps同步：需要严格的时间同步。
开销：上下行转换需要一个gap，资源浪费。
干扰：容易产生站间干扰，例如tdd比例不对齐，超远干扰等。
2、从tdd-lte看5g
tdd比例无创新：lte和5g在tdd比例设计上都差不多，上下行比例可调。
动态tdd短时间不太可能：同一张网络只能一个tdd比例，否则存在严重的基站间干扰。
tdd比例会收敛：从lte看，初期也是定义了很多的tdd比例，但最终都收敛到了3：1的比例（下行与上行的资源配比），5g应该也会如此。
同步：5g运营商之间同步，nr与tdd-lte之间同步。
三、信道：传输高层信息
1、 公共信道
下行
a)pcfich,phich
4g：有此信道。
5g：删除此信道，降低了时延要求。
b)pdcch
4g：无专有解调导频，不支持bf，不支持多用户复用，覆盖和容量差；pdcch在频域上散列，有频选增益，但是前向兼容不好，例如gl动态共享，需考虑pdcch如何规避。
5g：有专有解调导频（dmr）、支持bf、支持多用户复用，覆盖（9db增益）和容量好；pdcch设置在特定的位置，前向兼容性强，想把其中部分频段拿出来很简单。
c)广播信道
4g：频域位置固定，放在带宽*，不支持bf。
5g：位置灵活可配，前向兼容性强，支持bf，覆盖提升9db。
上行a)pucch
4g：调度最小单位rb。
5g：调度最小单位符号，可以放在特殊子帧
2、业务共信道
1):下行pdsch
4g：除lte mm外无专有导频，最高调制64qam。
5g：有专有导频，最高调制256qam，效率提升33%。
2):上行pusch
4g：最高调制64qam。
5g：最高调制256qam，效率提升33%。
四、信号：辅助传输，无高层信息
1、信号类型
4g：测量和解调都用共用的crs（测量rsrp pmi ri.cqi测相位来解调），当然lte mm（mm：massive mimo，多天线技术，下同）有专有导频与crs共享。
5g：去掉crs。新增cri-rs（测量rsrp pmi ri cqi）,并支持bf；新增dmrs解调专用的dmrs（测量相位解调）并支持bf，所有信道都有专有的dmrs，12个端口的dmrs加上空间复用支持最大32流。
2、对比
1)；覆盖
4g：crs无bf，rsrp差。
5g：cri-rs有bf（bf:beam forming，波束赋形，下同），相比lte rsrp有9db覆盖增益（10*log（8列阵子））。
2)；轻载干扰
4g：轻载干扰大。无bf，干扰大一些；时刻发送，即使空载也要在整个小区内发送，对邻区有干扰；小区间错位发送，即使空载无数传也把邻区的数据给干扰了。
5g：有bf且窄带扫描，干扰小一些；可以只发送某个子带，邻区干扰小，无数传的子带不会干扰邻区；邻区间位置不错开，无对邻区的数据re干扰。
3)；容量
a)；导频开销：差不多
4g：每rb中的crs占16个re，如果mm的话还有专有导频re 12个。
5g：每rb中的csi-rs 2~4个re，dmrs 12~24个re。
b)；单用户容量
4g：协议定义了2个端口的dmrs，因此mm的时候单用户最高2流。
5g：定义了12个端口的dmrs，单用户可以最高支持到协议规定的8流，当然考虑到终端的尺寸限制，实现上估计最高也就在4流的样子。
五、多址接入
1、峰值提升9%
4g：ofdm带宽利用率90%，左右各留5%的带乱作为保护带。
5g：f-ofdm带宽利用率98.3%(滤波器减少保护带)。
2、上行平均提升30%
4g：上行使用单载波技术。优势：因为papr低，发射功率高，在边缘覆盖好；劣势：因为是单载波，单用户数据必须在连续的rb上传输，容易造成rb数不够传输一个用户数据而浪费；用户配对是1对1的，如两个用户需要的资源不一样大，就造成浪费。
5g：使用单载波多载波自适应。边缘用户使用单载波，覆盖好；中近点用户使用多载波，用户可以1对多配对，用户配对效率高，资源利用率高；用户资源分配可以用不连续的rb资源，有频选增益，以及可以完全利用零散的rb资源。
3、信道编码
4g：业务信道turbo，控制信道卷积码、块编码以及重复编码。
5g：ldpc码-业务信道，大数据块传输速率高，解调性能好，功耗低；polar码-控制信道，小数据块传输，解调性能好，覆盖提升1db。
4、bf权值生成
4g：tm7/8终端：基于终端发射srs，基站根据srs计算权值；tm9终端（r10版本及以上）：终端发射srs基站计算权值（中近点）与终端根据crs计算pmi（远点）自适应。
5g：终端发射srs基站计算权值（中近点）与终端根据crs计算pmi（远点）自适应；srs需要全带宽发射，在边缘的时候因收集功率有限，到达基站时候可能已经无法识别了，而pmi制式一个index，只需要1~2个rb就可以发给基站了，覆盖效果好。
5、上下行转换
4g：每个帧（5ms/10ms）上下行转换一次，时延大。
5g：更大的载波带宽以及自包含时隙，实现快速反馈，时延小。
6、大带宽
4g：最大支持20mhz；
5g：最大支持100mhz（c波段），400mhz（毫米波）；
7、载波聚合
4g：8cc；
5g：16cc；
六、5g对比4g
1、 容量增强
下行
1)；mm：持平
5g最关键的技术，大幅度提升频谱效率；lte也有mm，从lte经验看，mm的频谱效率大概是2t2r的5倍左右
2)；f-ofdm：提升9%
5g的带宽利用率提升了9%；
3)；1024qam：<5%
峰值提升25%；但是考虑到现网中很难进入1024qam，预估平均吞吐量增益小于5%；
4)；更精确的反馈：20%~30%
终端srs在终端四个天线轮发，基站获取终端的全部4个信道的信息，而使单用户多流以及多用户之间的mimo调度与协调更优；srs与pmi自适应，在边缘srs不准时，使用pmi是的bf效果相比lte更优。
5)；开销：基本持平
5g在减少crs的同时，其实是增加了cri-rs和dmrs，较少和增加的开销一致，不能说crs free后，相对于lte开销减少了。crs free其实是为了减少轻载时的干扰。
6) ；slot聚合：10%
4g：每两个slot都要发送dci grant信息。
5g：多个slot聚合，只发送一个dci grant信息，开销小。
7) ；slot聚合：10%
4g：每两个slot都要发送dci grant信息。
5g：多个slot聚合，只发送一个dci grant信息，开销小。
上行
1)：mm：持平
2)：单、多载波自适应：30%
用户一对多不对齐配对，rb不连续分配；
2、覆盖增强
下行
功率：2db
lte功率120w，5g功率200w。
上行
2) 上：下行解耦：11db+
3、时延增强
下行
功率：2db
lte功率120w，5g功率200w。
上行
1)：ldpc：未知
2) ：上下行解耦：11db+
短tti
5g最短调度时长由lte的1ms缩短到最短1/32毫秒。
自包含
把上下行反馈时长间隔缩短到单个slot里面，最短1/32毫秒内。
上行免授权
上行免授权接入，减少时延。
抢占传输
urllc抢占资源。
导频前置
终端处理dmrs需要一定的时间。
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