5G無線通信與4G的典型區別有哪些？用了哪些新技術？

01-03

5G 4G 無線通信

【本文版權歸「鮮棗課堂」和小棗君所有，未經授權，請勿轉載】

這一切，要從一個「神奇的公式」說起。。。

一個神奇的公式

就是這個公式。。。

還記得這個公式的童鞋，請驕傲地為自己鼓個掌。。。

如果不記得，或是看不懂，也沒關係，小棗君解釋一下。。。

就是這個超簡單的公式，蘊含了我們無線通信技術的博大精深。。。

無論是往事隨風的1G、2G、3G，還是意氣風發的4G、5G，說來說去，都是在這個數學公式上做文章。。。

且聽我慢慢道來。。。

有線？無線？……

通信技術，無論什麼黑科技白科技，只分兩種——有線通信和無線通信

我和你打電話，信息數據要麼在空中傳播（看不見、摸不著），要麼在實物上傳播（看得見、摸得著）。。。

在有線介質上傳播數據，想要高速很容易。。。

實驗室中，單條光纖最大速度已達到了26Tbps。。。是傳統網線的兩萬六千倍。。。

而空中傳播這部分，才是移動通信的瓶頸所在。。。

所以，5G重點是研究無線這部分的瓶頸突破。

好大一個波。。。

大家都知道，電波和光波都屬於電磁波。。。

電磁波的頻率資源有限，根據不同的頻率特性，有不同的用途。。。

我們目前主要使用電波進行通信。。。

當然，光波通信也在崛起，例如可見光通信LiFi（LightFidelity）

▼圖片來自網路

不偏題，回到電波先。。。

電波屬於電磁波的一種，它的頻率資源也是有限的。。。

為了避免干擾和衝突，我們在電波這條公路上進一步劃分車道，分配給不同的對象和用途。。。

▼不同頻率電波的用途

大家注意上面圖中的紅色字體。一直以來，我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信的。。。

例如經常說的「GSM900」、「CDMA800」，其實就是工作頻段900MHz和800MHz的意思。。。

目前主流的4G LTE，屬於超高頻和特高頻。。。

我們國家主要使用超高頻：

隨著1G、2G、3G、4G的發展，使用的頻率是越來越高的。。。

為什麼呢？

因為頻率越高，速度越快。。。

這又是為什麼呢？　

因為頻率越高，車道（頻段）越寬。。。

看懂了吧。。。車道按指數級擴大。。。

更高的頻率→更大的帶寬→更快的速度

5G的頻段具體是多少呢？

上個月，我們國家工信部下發通知，明確了我國的5G初始中頻頻段：

3.3-3.6GHz、4.8-5GHz兩個頻段

同時，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高頻頻段正在徵集意見。

目前，國際上主要使用28GHz進行試驗（這個頻段也有可能成為5G最先商用的頻段）。

如果按28GHz來算，根據前文我們提到的公式：

好啦，這個就是5G的第一個技術特點——

毫米波

繼續，繼續。。。

既然，頻率高這麼好，你一定會問：「為什麼以前我們不用高頻率呢？」

原因很簡單——不是不想用。。。是用不起。。。

電磁波的一個顯著特點：頻率越高（波長越短），就越趨近於直線傳播（繞射能力越差）。。。

而且，頻率越高，傳播過程中的衰減也越大。。。

你看激光筆（波長635nm左右），射出的光是直的吧，擋住了就過不去了。。。

再看衛星通信和GPS導航（波長1cm左右），如果有遮擋物，就沒信號了吧。。。

而且，衛星那口大鍋，必須校準瞄著衛星的方向。。。稍微歪一點，都會有影響。。。

如果5G用高頻段，那麼它最大的問題，就是覆蓋能力會大幅減弱。

覆蓋同一個區域，需要的基站數量將大大超過4G。

這就是為什麼這些年，電信、移動、聯通為了低頻段而爭得頭破血流。。。

基站就是要花錢買的啊。。。能不玩命爭取么。。。

有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。。。

這也是為什麼5G時代，運營商拚命懟設備商。。。

甚至威脅要自己研發通信設備。。。

所以，基於以上原因。。。

在高頻率的前提下，為了減輕覆蓋方面的成本壓力，5G必須尋找新的出路。。。

首先，是微基站。

微基站

基站有兩種，微基站和宏基站。看名字就知道，微基站很小，宏基站很大！

以前都是大的基站，建一個覆蓋一大片 ▼

以後更多的將是微基站，到處都裝，隨處可見。

▼微基站　看上去是不是很酷炫？

微基站的造型有很多種，靈活地與周圍的環境相融合（偽裝），不會讓用戶在心理上產生不適。。。

提醒

基站對人體健康不會造成影響。

　　　　　　　　　——小棗君宣　

而且，恰好相反，其實基站數量越多，輻射反而越小！

你想一下，冬天，一群人的房子里，一個大功率取暖器好，還是幾個小功率取暖器好？

大功率方案▼

小功率方案▼

基站越小巧，數量越多，覆蓋就越好，速度就越快。。。

　天線去哪了？　

大家有沒有發現，以前大哥大都有很長的天線，早期的手機也有突出來的小天線，為什麼後來我們就看不到帶天線的手機了？

有人說，是因為信號好了，不需要天線了。。。

其實不對。。。信號再好，也不能沒有天線。。。

更主要的原因是——天線變小了。。。

根據天線特性，天線長度應與波長成正比，大約在1/10~1/4之間。

頻率越高，波長越短，天線也就跟著變短啦！

毫米波，天線也變成毫米級。。。

這就意味著，天線完全可以塞進手機的裡面，甚至可以塞很多根。。。

這就是5G的第三大殺手鐧——

Ｍassive MIMO

MIMO就是「多進多出」（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發送，多根天線接收。

在LTE時代就已經有MIMO了，5G繼續發揚光大，變成了加強版的Massive　MIMO（Massive：大規模的，大量的）。

手機都能塞好多根，基站就更不用說了。。。

▼以前的基站，天線就那麼幾根。。。

5G時代，就不是按根來算了，是按「陣」。。。「天線陣列」。。。

▼天線多得排成陣了。。。一眼看去一大片的節奏。。。

不過，天線之間的距離也不能太近。

因為天線特性要求，多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。

不要問我為什麼，去問科學家。。。

你是直的？還是彎的？

大家都見過燈泡發光吧？　

其實，基站發射信號的時候，就有點像燈泡發光。

信號是向四周發射的，對於光，當然是照亮整個房間，如果只是想照亮某個區域或物體，那麼，大部分的光都浪費了。。。

基站也是一樣，大量的能量和資源都浪費了。

我們能不能找到一隻無形的手，把散開的光束縛起來呢？

這樣既節約了能量，也保證了要照亮的區域有足夠的光。

答案是：可以。

這就是——

波束賦形

波束賦形：

在基站上布設天線陣列，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用後的電磁波的波瓣變得非常狹窄，並指向它所提供服務的手機，而且能跟據手機的移動而轉變方向。

這種空間復用技術，由全向的信號覆蓋變為了精準指向性服務，波束之間不會干擾，在相同的空間中提供更多的通信鏈路，極大地提高基站的服務容量。

直的都能掰成彎的。。。還有什麼是通信磚家干不出來的？

別收我錢，行不行？

在目前的通信網路中，即使是兩個人面對面撥打對方的手機（或手機對傳照片），信號都是通過基站進行中轉的，包括控制信令和數據包。。。　

而在5G時代，這種情況就不一定了。。。

5G的第五大特點——D2D，也就是Device to Device。

Ｄ２Ｄ

5G時代，同一基站下的兩個用戶，如果互相進行通信，他們的數據將不再通過基站轉發，而是直接手機到手機。。。

這樣，就節約了大量的空中資源，也減輕了基站的壓力。

不過，如果你覺得這樣就不用付錢，那你就圖樣圖森破了。。。

控制消息還是要從基站走的，而且用著頻譜資源，運營商爸爸怎麼可能放過你。。。

後記。。。

能看到這的，都是真愛。。。

相信大家通過本文對5G和她背後的通信知識已經有了深刻理解，而這一切，都只是源於一個如今小學生都能看懂的數學公式。。。

通信技術並不神秘，5G作為通信技術皇冠上最耀眼的寶石，也不是什麼遙不可及的創新革命技術，它更多是對現有通信技術的演進。

正如一位高人所說——

「通信技術的極限，並不是技術工藝方面的限制，而是建立在嚴謹數學基礎上的推論，在可以遇見的未來是基本不可能突破的。」

如何在科學原理的範疇內，進一步發掘通信的潛力，是通信行業眾多奮鬥者們孜孜不倦的追求。。。

鮮棗課堂，分享有趣又實用的通信行業知識。

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只了解接入網NR（new radio）

1. numerology是一個新提出來的概念，不知道怎麼翻譯成中文，大概意思是通信系統所用的一套參數，包括子載波間隔，符號長度，CP長度等等。在LTE/LTE-A中，子載波間隔SCS（subcarrier spacing）是固定的15kHz，而在NR中SCS將會設為15*(2^n) kHz，其中n可以取負數。也就是說SCS可以設為3.75kHz、7.5kHz、15kHz、30kHz、60kHz、120kHz等等。而SCS的取值直接會影響符號在時域的長度（FFT基本原理）。

2. LTE中有FDD（頻分雙工）和TDD（時分雙工）兩種模式。而在NR中，最起碼到現在為止，大家的關注點還大多都在基於TDD的模式上。一個很可能的原因是，TDD模式中上下行鏈路使用相同頻段，可以通過單向的信道對雙向的信道同時進行估計，不需要反饋。而FDD中上下行則需要分別估計並且加以反饋。（反饋相關的東西就不細說了，如果有人有興趣之後再補充。）

3. 基於第2點，提出了Dynamic TDD的概念。在LTE中，TDD有7種配置。一個幀有10個子幀，如果用D代表下行子幀，U代表上行子幀，那麼7種配置的D/U排布順序是固定好的。雖然理論上來說，一個基站的TDD配置可以每隔一定的時間變化一次，但是似乎在實際的系統中基本上是不怎麼變的。而在NR中，為了更加靈活地調度，U/D的排布是可以動態變化的。（這帶來的問題不細說，有人感興趣的話之後再補充）

4. self-contained子幀。這個首先涉及到HARQ的概念。簡單來說就是說A給B發送了一些信息之後，B需要給A一個反饋，告訴A自己是否正確地解出了這些信息。（不細說，有人感興趣再補充）在LTE/LTE-A中，接受信息和反饋是要相隔一個特定的時間的，比如在FDD中要隔4個子幀。而在NR中，為了減小通信的延遲（因為只有正確地解出了信息才認為該次通信完成了），希望接收信息和反饋在同一個子幀之內完成，這稱之為self-contained。

5. PUCCH（物理上行控制信道）的設計。在LTE中，PUCCH在時域上佔據一個子幀，頻域上佔用1個RB（資源元素塊），並且分布在整個頻帶的邊緣。而在NR中，基於第4點，PUCCH很可能需要在時域上佔用一個或兩個符號，在頻域上佔據整個帶寬。因此PUCCH需要進行新的設計。（之前在華為實習的時候做的兩個專利就是在這個方面進行的，詳情由於涉密就不能細說了）

大概就這些吧，其他的一時想不起來了。歡迎感興趣的人一起探討。

是時候祭出這張圖了。

5G相比4G，從需求上來說，最大的不同是什麼？高速率，大連接數，低時延。那麼所有新加入的技術一定是為以上三個需求服務的，好，我們來一個一個的捋。

首先，我們來看看5G相比4G少了什麼技術，答案就一個：Turbo碼。

關注5G的同學應該都知道這個新聞：

美國時間2016年11月17日凌晨0點45分，在3GPP RAN1 87次會議的5G短碼方案討論中，華為公司的Polar Code（極化碼）方案，最終戰勝美國的LDPC和法國的Turbo2.0方案，成為5G控制信道eMBB（增強移動寬頻）場景編碼最終方案。這是國人在5G關鍵技術上的一次重大突破。

至此，不論長碼還是短碼，Turbo都被打敗了，不對，應該說是法國人、歐洲人被打敗了。關於勝者，也就是LDPC和Polar，下面會詳細介紹，這裡就先按下不表了。

其次，我們來聊聊5G相比4G新加入的一些技術。

mmWave：也就是毫米波，頻率大約為。由於3Ghz以下的頻段已經使用殆盡，沒有多餘的頻段可供5G來使用，而且5G需要的帶寬動不動就幾百M，所以只能往高頻方向發展了。但是頻率越高，損耗越大，這就帶來了一個問題，隨著頻率的升高，覆蓋性能會越來越差。

那麼有沒有什麼辦法讓我們既能使用高頻率的毫米波，又能夠使覆蓋性能不降低、甚至增強呢？答案當然是：有，即Massive MIMO。

Massive MIMO。MIMO大家都知道，即多個天線埠同時收發，這樣就帶來了分集增益，4G時代一般4天線、8天線等用的比較多。那麼大規模MIMO是什麼呢？顧名思義，就是很多天線同時收發，這個「很多」多到多少呢？答案如下：

也就是說當使用30Ghz頻點時，基站最多可使用256個天線同時收發。使用70Ghz頻點時，基站最多可使用1024根天線。這麼多天線，那效果比起4G那簡直杠杠的。不過對於終端來說，把這麼多天線塞進巴掌大的終端里有點不現實，畢竟成本不便宜啊。所以估計在實際使用中會採用MU-MIMO的模式。

大規模MIMO是不是很屌啊，但是它也帶來了一些問題。比如我「當天線數越來越多的時候，波束將變得越來越窄，覆蓋區域會受到影響」，什麼意思呢？請看下圖：

上面這幅圖中，從左到右分別是1個天線，2個天線和很多（懶得數）個天線時的波束。我們可以看到，當只使用1根天線時，其無線信號是向四面八方均勻覆蓋的，手機1,2,3收到的信號強度是均等的。使用2根天線時，信號覆蓋就有了一定的方向性，正下方的信號覆蓋要強於左右和上方。而使用很多根天線時，波束變的更加集中，覆蓋區域變成了一條大寶劍（咦？感覺怪怪的）。這個時候2號手機能夠得到更強的覆蓋，但是1和3號手機就收不到信號了。

那麼有沒有辦法解決上面這個問題呢？答案依然是：有，請看Beam Management。

Beam Management。這個翻譯成中文應該叫波束管理吧。這個功能原理簡單：基站在各個方向上都發特定的類似參考信號的東西，終端檢測並給基站一個反饋，從而基站就知道了終端的方向。不過雖然原理簡單，但是這個實現起來還是有一定難度的，因為我們需要盡量快的確定每個終端的方向，關於波束管理的一些具體細節，暫時還不能確定。

LDPC編碼。前面我們說過，5G摒棄了4G時所採用的Turbo編碼，換成了什麼呢？就是這個LDPC碼。那麼為什麼要換？LDPC碼相比Turbo碼好在哪？主要原因有兩個：1）最重要的原因是高通牛逼，人家說用啥就用啥，支持Turbo的法國人慫了。2）由於Turbo編碼的引入了交織等操作，所以在碼長較長時，複雜度提升，時延就會變得很大。然而開頭我們說了，低時延是5G的三個需求之一，所以Turbo顯得有些力不從心。而LDPC就不一樣，由於它的校驗矩陣的稀疏性，使得它的解碼演算法時延較短，在長碼時比Turbo有明顯優勢。所以5G摒棄Turbo改用LDPC也是有一定道理的。

AS Layer。這個我也不知道是啥。

第三，有哪些東西是4G中已經應用，5G拿來修改了一下接著用的。

UL Waveform。我們知道，在4G系統，下行採用OFDMA，上行採用SC-FDMA。這是由於OFDM的峰均比高，對設備硬體要求比較嚴格，為了降低手機成本，大家商量後決定4G系統的上行傳輸不用OFDM，而用SC-FDMA的方式。那麼5G時代，用什麼多址方式呢？這兩年關於5G用什麼多址復用方式的爭論很多，各個公司都變著法兒的炒作新概念。不過這個月R15協議出來以後，我發現這方面並沒有大的變化。一個較大的改變是上行支持OFDM和DFT-S-OFDM。另外，4G中子載波間隔是固定為15Khz的，但是由於5G在高頻，可使用的帶寬很大，所以引入了一個新名詞：numerology（我還不知道咋翻譯，誰知道告訴我一聲）。這個詞是什麼意思呢？看下面這個表（38.211裡面的表）就清楚了：5G中，子載波間隔不像4G時代固定為15Khz，而是可變的，但一個RB還是12個子載波，這個沒變。

Subframe Structure。我們知道，4G中一個無線幀為10ms，一個子幀為1ms，一個slot為0.5ms。到了5G，無線幀和子幀的長度沒有變化，依然為10ms和1ms。但是slot長度變成了可配置的，其值依賴於兩個個參數：μ和slot configuration。看下面的圖：

當μ為,0，slot configuration為0時，1個無線幀包含10個子幀，1個子幀包含1個slot，1個slot包含14個symbol。如下圖所示。

當μ為1，slot configuration為0時，就變成了下面的情況：1個子幀包含兩個slot，每個slot都有14個symbol，也就是說1個子幀包含28個symbol。

以此類推，當μ配成5，slot configuration配成0時，1個子幀最多可以有32*14=448個symbol，比symbol多了10幾倍呢。這就給速率成倍提升帶來了可能性。

HARQ。5G引入了self-contained子幀的概念，即HARQ周期從4G時代的最小4ms，縮短為1ms之內。這就為超低的時延提供了一些幫助。

寫到這裡突然發現一個天大的喜訊：要下班啦！那麼就先寫到這裡吧，我要去吃泡饃了。當然，相比於4G，5G的變化太多了，我就不一一列舉了，上面寫的都是一些顯而易見的，較大的變動。後面再想到什麼再來補充。

謝邀

沒有獨立於應用場景的技術。因此這個問題的答案還是要先回到5g的三個場景。eMBB, URLLC, mMTC。看看這三個場景就能知道4g和5g的區別了，目前看起來：mMTC可能可以通過NB IOT增強版本實現，也許暫時不會做NR mMTC.其他兩個場景需要做一些fundamental的改進增強。

三個場景有一些共有技術，包括幀結構，設計參數，可能還有信道編碼一類技術。

總體上看來，eMBB的設計延續了4g的設計思路：即關鍵技術和物理層過程並行。技術方面就是信道編碼，自包含子幀，系統參數，mimo，波形，多址等技術。有些是新設計，有些沿用4g的技術。過程方面目前看起來新的不多，毫米波的波束獲取和跟蹤算是有點新意。其他的隨機接入，同步等只是方法，參數等細節的變化了。URLLC有不少不確定性，目前看來HARQ要做一些變化，還要設計超短子幀配合快速的RTT來降低時延，rateless HARQ也是一個改進。編碼可能和eMBB類似，用LDPC可能性較大，畢竟polar的重傳性能是瓶頸。mMTC可能會再次降低優先順序，這個就問題大了，grant free, multiple access可能沒辦法落地了，這個從技術角度也算是略有遺憾吧。

看來這裡都是技術控，補充點技術細節。

1. 幀結構設計：

Scaleable Numerology: 可擴展系統參數集

這個其實是對高頻段擴展的一個必然。LTE系統設計的參數是15kHz子載波（Normal CP），設計頻率是從700MHz - 2.6GHz，後來擴展到3.5GHz。但是5G系統的載頻上移了，主要是低頻都被4g佔了，暫時不會清頻，更重要的因素是低頻可用連續帶寬太少，使用載波聚合的信令開銷又比較大。5G需要針對高頻率（mmW）設計更大的系統帶寬（例如100MHz以上），但是考慮到FFT點數多了之後的複雜度上升（特別是UE），需要限定FFT size（例如2048以下），這就需要擴展參數集支持從低頻（美國 600MHz到毫米波頻段），擴展的方法是2的冪次，即30KHz、60KHz、120KHz，相應的系統帶寬就是40MHz、80MHz、160MHz。Verizon的100MHz系統帶寬被Roll Out了。

Self-contained Subframe：自包含子幀

這個是針對毫米波設計的。主要原因是6GHz以上基本上都是TDD頻段。現在的LTE 7種配置最大的缺點是UL和DL之間離得太遠，造成了：a) HARQ反饋時間長， interlace太長，時延大; b) 信道反饋間隔太長，不準確。增強之後，同一個子幀內同時包含DL、UL和GP，但針對DL centric、ULcentric有不同的配置方式。

2. 信道編碼：

這個吃瓜群眾已經看過熱鬧了，簡單的說就是5G用了LDPC和Polar，至於Turbo和TBCC會不會被用在物聯網場景，還需要時間。

3. MIMO：

答主覺得研究MIMO的同學簡直太幸福了，可以從rel-8一直做到rel-N。每個版本都在增強，基本思路都差不多，反饋、賦型、多用戶配對、開環、閉環...。

直到5G。5G很大可能會放棄之前那種小區廣播系統信息的工作方式，而採用專用信令為主的方式。同時，mmW系統天線陣子尺寸很小，有很大概率UE會配備8-16根天線，甚至更多。802.11ad（60GHz）的產品標準是32根天線，5G應該也不會示弱。

配備了多天線，又要做專用信令，就需要波速獲取（Beam Acquisization）技術了，簡單的說就是UE開機後搜索可用的beam（Beam RS），這個類似現在的CRS。之後根據測量接入Beam（而不是Cell）。在移動過程中，需要beam tracking保證UE始終有覆蓋，切換時還得有beam switching保證切換。

4. 多址

多址是最熱鬧的話題，現在有十幾種方案，但都被踢到mMTC去了。因為mMTC可能暫時不做了，據說現在還有公司醞釀單獨立項。等三月份看看結果吧，在答主看來，這個做不做的並不十分要緊，因為NB-IoT很可能能滿足mMTC的需求，這樣新多址方式就沒什麼地方好用了。

5. 波形

波形方案本來也很多，包括FBMC、WOLA、F-OFDM，都是OFDM的變種，為了能更好的抑制旁瓣，但是分析之後發現都是偽命題。因為加了實際的PA模型之後，濾波器的增益消失了，所以最終還是用了CP-OFDM。

6. 頻譜共享技術

LTE做了LAA，5G可以在原生系統中加入對unlicesened band的支持。特別是在FCC在60GHz追加了7GHz非授權頻段之後，這個變得更有前景了。

這一題從目的出發，應該更簡單易懂。簡單來說，5G面向更高用戶容量，更快傳輸速率，更低延遲。

具體來說上面這些要求，在不同應用場景下的側重點也有所不同了，比如物聯網更側重於低延時，而最普通的應用場景下，要求我們有更高傳輸速率。畢竟4g看視頻都不卡了，5g當然要滿足需要更快傳輸速率的相應業務需求。而大用戶容量更是每一代標準都要提出的一個指標，原因在於越來越緊張的頻譜資源。這裡解釋一下，頻譜資源可以理解為無線通信的傳輸媒介，因為本質上信號還是電磁波的形式傳輸啊，不同頻段的電磁波讓我們能夠區分信號，讓信息能夠正確的被調製解調。

其實3GPP，即制定每代移動通信標準的組織，和我們做事順序一樣，先定完要實現的指標，再看看各大公司都有什麼樣的實現方案。這也就引申到5G要用到的新技術。如果上面的指標帶給我們的是直觀的感受上的不同，比如手機刷的更快更爽，那麼下面就是用戶不必關心的底層實現了。這個要整理起來都可以寫一個5G的Suvey了。。。這裡就大概列一下我知道的一些，不具體解釋，因為百度百科應該比我解釋的好。

物理層上，新型多址技術，這個具體標準還沒定，不同公司給出了很多不同方案。4G中用的是Ofdma，5G應該還是會在這個基礎上，目前比較火的有華為的SCMA，日本的NOMA等等。

Massive MIMO技術，是MIMO，即多天線技術的加強版，大型多天線技術，利於提升系統容量。

全雙工技術，支持同時收發，可以做到低延遲。

系統層面上，小區間合作CoMP，D2D通信，異構網路，微小蜂窩等等。

ps:只是把在被窩裡能想起來的一些列了出來，大家看看就好，詳細的可以去查查看3GPP的白皮書。

謝邀

所謂工欲善其事必先利其器，既然提到5G用到了哪些技術，必須先提一下5G的一些目標，。

主要目標有5個，峰值速率更高，能效更高，頻譜效率更高，、用戶體驗速率更低，空口時延更短。

就這麼簡單？就這麼簡單！

但是，所謂百尺竿頭更進一步，更進一步是最難的，以峰值速率為例，5G的標準是4G的20倍，你能想像從4G的100Mbps*20倍是個什麼樣的突破么，這樣的恍若光速一樣的未來世界是什麼樣的呢？

通俗一點來說2G/3G/4G網路不過是在修路罷了，而5G呢，通信汪們想要造城！！！

可能嗎？非常有可能！我們先來看看哪些直接能從目前的4G過渡過去，顯然峰值速率、頻譜效率、能效這三個是可以的，就用老辦法—提升帶寬，加深演算法，而用戶的體驗速率，空口時延，這兩個以目前的4G網路架構來看是無法滿足的，需要重新設計，需要高頻段更多頻率、更扁平的網路架構和新型幀結構。

5G的關鍵技術之核心網

關鍵技術1：控制面和轉發麵分離

4G實現了控制面與用戶面的分離，5G的話則是實現核心網控制功能與轉發功能的進一步分離，這樣顯然更靈活，更高效，構建高效聚合、可定製的控制面和靈活部署的分散式轉發麵。

關鍵技術2：網路切片 網路切片是5G提供靈活架構的核心技術，其可在通用的網路基礎設施上，根據不同業務場景靈活設計網路功能，並提供相互隔離的專用移動網路，包括接入網、核心網，這樣的切片顯然可以使業務更靈活、更場景化。

關鍵技術3：MEC MEC是將流量分流至本地，將內容/業務引入到本地，這個主要是為時延來服務。

5G的關鍵技術之無線空口

坦白而言，對核心網其實並不是很關心，因為核心網無非是從架構、網元來著手，真正的問題，還是在於無線，無線，無線。

關鍵技術1:3D-MIMO 3D-MIMO可在水平和垂直兩個維度進行信號方向的調整，可以使能量更加集中、方向更加準確，降低小區間和用戶間的干擾，通過更多的空分，支持更多的用戶在相同資源上並行傳輸，提升了小區的吞吐率，其實就是這樣。

關鍵技術2：新型幀結構

需要無線幀更短、更靈活。為什麼要更短？子幀長度變短，降低系統時延，提高系統傳輸效率，但要求提高基站和終端處理速度為什麼要更靈活？因為要分場景分業務需求調整傳輸間隔長度，滿足業務需求的同時提高系統傳輸效率和系統容量

關鍵技術3：新波形

傳統OFDM技術缺陷： ?OFDM 波形頻域擴散嚴重，需要較寬保護帶，LTE中為10%保護帶 ?需要嚴格同步 ?OFDM波形無法靈活自適應，子載波間隔、CP長度固定不變，參數設計照顧「最差場景」 新波形：基於濾波器組的OFDM

主要是從2個方面考慮

不同業務對應不同參數設計,

不同子帶分別採用不同濾波器或加窗

關鍵技術4：信道編碼 這個不用多說了吧，共三種方案，LDPC，Polar和增強型Turbo，前段時間鬧得沸沸揚揚，最後是我們華為的Polar勝出！真的是大寫的驕傲！

結語

大概就講這麼多吧，其實5G涉及到的東西特別多，遠不止這些，而且可能大家會覺得我寫的更偏向於描述而不是真正的技術實現方案，事實上最可行的3D-MIMO現網在測試中都有好多問題，更別提那麼多天馬行空的技術方案了，大部分都是還在各種方案博弈，畢竟5G的標準都還沒有完全定下來，所以我也只是寫了個大概，有不對的地方也歡迎一起討論。

最後貼一張國內的5G進度表吧，目前的5G不過是個未出生的嬰兒，而5G相對於未來，也不過是打開未來世界無數道門的非常tiny的一把小鑰匙，

以上。

從1G到2G是模擬到數字的革命，2G到3G是語音到數據通信的革命，3G到4G沒有革命，主要是速率和容量的提升（如果強要說有的話，4G開始沒有電路域只有分組域了）。4G到5G，是應用場景的革命。5G有三大應用場景，分別是eMBB、mMTC和URLLC。分別對用高速率、大連接和低時延高可靠。也就說，從此無線通信不再單純是人與人，人與網路的通信，而且將滲透到各種垂直行業。例如URLLC，面向的是自動駕駛/無人駕駛等領域。5G時代，將是無線通信與各種行業應用相互結合，互相促進的時代。

在令人眼花繚亂的新產品襯托中，第五代移動通信技術(5G)支持下「萬物互聯」的藍圖正愈加清晰地呈現。全球的科技企業和運營商正醞釀著一場烈度空前的通信技術革命：5G。

如果它稍微來的早點，那粉粉們哪裡需要被劇虐的同時還被網速虐啊。講真，它還真的有點顛覆移動互聯的風範，那到底什麼是5G呢?先來一張圖讓大家感受下：

這組圖片中所描述的就是5G、4G和3G時速度的不同，或許略有誇張，但不可否認的是，5G相比4G，它的網速的確更快、網路容量更大、延時更短。

移動互聯網興起於 3G，推廣於 4G，而到了5G 時代，移動互聯網將不僅僅影響人們日常的上網習慣，更能在許多方面改變我們的生活：

前所未有的速度

5G將比4G快10到100倍，4G技術本身具有很強的生命力。在發展過程中，4G技術對5G系統的搭建以及早期部署起到了非常好的深入覆蓋作用。所以，在未來相當長的一段時間裡，4G技術都將與5G技術相互補充、共同發展。

更快的速度也將提升網路的容量，可以容納更多的用戶在同一時間登錄網路。試想一下如果在地鐵上也可以流暢地觀看視頻，人們的上網習慣是不是也會隨之改變呢。

全景視頻：移動端也能實現

不少人一定會對體育館內的巨屏所吸引。但如果你能在遊戲或者智能手機中獲得同樣的實時畫面呢？你甚至可以切換鏡頭，即時重播，高分辨的4K視頻會讓你耳目一新。

自動駕駛汽車

我們目前使用的4G網路，端到端時延的極限是50毫秒左右，還很難實現遠程實時控制，但如果在5G時代，端到端的時延只需要1毫秒，足以滿足智能交通乃至無人駕駛的要求；現在的4G網路，並不支持這樣海量的設備同時連接網路，它只支持數量不多的手機接入，而在5G時代，1平方公里內甚至可以同時有100萬個網路連接，它們大多都是各種設備，獲知道路環境，提供行車信息，分析實時數據、智能預測路況……通過它們，駕駛員可以不受天氣影響地，真正360度無死角地了解自己與周邊的車輛狀況，遇到危險也可以提前預警，甚至實現無人駕駛。

虛擬現實：各種體感需要極速網路傳輸

當你戴上VR頭盔後，你便進入了一個虛擬的世界，在這個世界，你可以與他人進行互動，遊戲甚至擊掌。有了5G，用戶之間的相互協作將迎來新的時代。相同物理位置的兩人將可以實現相互合作。各種體感功能需要極速網路傳輸，才能加強虛擬現實，網路天生就是管道。

資費網路或不再昂貴

2G、3G時代，人們數著流量過日子，到了4G時代，單位流量的費用大幅度下降，但由於4G的高速率和高清視頻等應用的興起，用戶對流量的需求呈幾何級增長，因此，單位流量費用的大幅度下降並未使用戶的流量總支出減少，一些用戶喜歡的應用對流量的要求反而刺激了用戶流量總支出的大幅度增長。那麼到5G時代，按前幾代移動通信技術的發展規律，網速增長了100餘倍，用戶對流量的需求也將再次呈幾何級增長。

雖然流量需求呈幾何級增加，但用戶實際支出的流量總費用卻不一定比4G時代多。這是因為，一方面，5G的速率是4G的100餘倍，但運營商建設5G網路的成本未必會比4G網路多，因此，單位流量的費用必然大幅度下降；另一方面，隨著網路的不斷完善和用戶的增多，不論是語音還是數據通信，其資費水平總體上是呈下降趨勢的。

「萬物互聯」的智慧生活

從第一代到第四代移動通信技術，圍繞的都是人與人之間的通信，而真正意義上的智慧生活，需要實現「萬物互聯」，不僅僅是人與這些設備的相連，還包括這些設備之間的相連。目前的4G網路雖然可以提供較為理想的網速，但因其容量有限，並不足以支撐萬物互聯。5G網路容量的大幅度提升為實現「萬物互聯」提供了條件。

當萬物互聯成為現實，未來的終端將不僅僅是手機，手錶、眼鏡、汽車後視鏡、電腦等都可以成為終端。當家裡的所有電器和生活用品均互聯之後，藉助大數據自動分析，人們將享有更為輕鬆的生活。007系列電影中的各種炫酷技術，將並非邦德獨享，我們每一個人都將享有。

5G普及需要消除的誤區

1、網速已經夠了，不需要這麼快？

用戶的新技術需求在不斷提升，渴望是無止境的。我們不需要，是因為還沒有體驗到新業務的好處。未來5G也會從發燒友用戶、高端用戶逐漸普及開來。特別是市場上銷售的硬體設備慢慢更新為5G智能設備後，對5G的需求會進一步快速普及。就像現在，市面上都是4G手機，你不用4G也不行了。

2、手機用WiFi就可以？

隨時隨地上網，已經是移動互聯網的標誌。未來手機只是5G網路的一種載體，穿戴設備、智能家居、人工管家、機器人、無人汽車、自助設備等無處不在。手機將變成消費者無法離身的終端，甚至會與人合為一體。所以，手機不再是手機，而是人的功能的延伸。如果手機只能在WiFi條件下才能使用，那豈不是太有局限性？

5G 不僅是新一代移動技術，更是一種全新網路，它將重新定義廣泛的行業，為不同維度的技術提供統一的連接架構，讓萬物進行互聯。

現如今5G已經成為了全世界關注的科技前沿，並且正逐漸脫離概念階段，進入實際試驗階段。而我國也正大力開展5G技術與產業化的前沿布局，在多個領域取得了積極進展，為搶佔5G發展先機打下堅實基礎。

互聯網改變了世界，移動互聯網重新塑造了生活，「在家不能沒有網路，出門不能忘帶手機」已成為很多人的共同感受。人們對動互聯網的要求是更高速、更便捷、更強大、更便宜，需求的「更」是沒有止境的，這促使著移動互聯網技術突飛猛進，技術體制的更新換代也隨之越來越快。很多用戶剛剛踏入4G的門檻，5G時代很快就要來到了。

5G 將會開啟一個新時代，一個無線網路與每個人都息息相關的時代。據悉，5G將在2021年前後實現商用，屆時人們的生活將變得更快、更便捷，你期待嗎？

本文首發自公眾號：檸檬VC（ID:Talent_linked）

毫米波通信和信道編碼是5G相對於4G的最重大的兩個變化。

5G的關鍵技術包括毫米波通信，信道編碼，大規模多天線，低時延幀結構，新波形等。

毫米波通信和新信道編碼是4G完全沒有的。其他的技術是在4G基礎上的改良。

新的信道編碼包括LDPC和polar code，LDPC非常接近理論極限，polar code可以達到理論極限。4G用的是Turbo，也是非常優秀的編碼，但是支撐高速率比較吃力。

毫米波通信開拓新的頻譜資源。它帶來的不僅僅是10Gbps這樣看上去很酷的技術指標，更會帶動器件、應用、網路結構等方面的重大變化，標誌著移動通信的發展從技術驅動到資源驅動的轉變。

答：5G無線通信能夠推動實現一個完全移動和聯網的社會。其模塊化本質可按需進行部署和擴展，以適應多種設備，支持多種用戶交互。

其特點是低時延、高可靠、低功耗，它已經不再是單一的無線接入技術，二十多種新型無線接入技術和現有無線接入技術集成後的解決方案總稱。

區別：①4G無線通信正在經歷一次快速部署，而5G無線通信目前還只停留在研究報告和實現項目階段。

②4G無線通信側重於原始帶寬的提供，5G旨在提供無所不在的連接，為快速彈性的網路連接奠定基礎。

③5G無線通信不會獨立存在，將會是多種技術的結合，包括2G、3G、LTE、WIFI等等。

④5G無線通信較於4G有了處理大量的聯網設備和流量類型的能力。

新技術：雲RAN和虛擬RAN這樣的新架構、感知無線技術

作為一個有一段時間沒有關注無線通信體系的研究者，說說自己直觀感受。

從4g開始，每一代通信體系的演進已經不是像3G那樣出現一個本質的變化，比如ip化，比如cdma，比如mimo。3g之後的通信系統升級，實質上就是我們所說的long term evolution （LTE）。4G是大規模使用mimo技術和ofdm，和核心網扁平化的一代通信系統，本質上，能夠帶來這麼好的通信速率提升，是依靠縮小基站間距，提高基站處理能力，以及使用了那麼一丟丟mimo分集所實現的。

實際上，悲觀一點來看，我們在無線通信上能夠實現的技術突破，已經很有限了，頻譜就那麼多，再怎麼擠也是有限的。沒有本質的技術突破，大家的精力就只能集中在怎樣把現有的技術再做強一些，以及怎樣提出一些新的業務模式，比如NB-IOT。這些對於用戶而言，自然是耳目一新的東西，想必在未來也會帶來大量的新的業務形態。但是，但是，沒有突破，對於一個行業而言，是很不好的一件事。通信行業為什麼要急於推進5G，很大程度上是因為故事快講完了。

我覺得都一樣啊！都是一樣貴的用不起！

感覺到最後，大城市的網速會比小城市有代差，鄉村就更加了。一線城市用7g，二線6g，三線5g，四線就4g，鄉鎮3g，山區2g。。。信號歧視鏈

1G網路是質變、2G網路是量變、3G網路是量變、4G網路是量變、5G網路是質變

我這些有一部分是從我們公司的大老闆那裡學來的，一部分是自己悟出來的，學識有限，僅供參考。

第一代蜂窩通信，即「大哥大」時代，是一個「從無到有」的偉大發明，改變了通信的歷史。

優點：擺脫電線電纜的束縛，「小區」覆蓋範圍大（因為無線通信部分只需要保證模擬語音通信就可以了）。

缺點：「保密差」。任何一個人，都可以使用收音機調諧到某個頻率，然後就可以監聽雙方的對話通信了（這樣就被被竊聽的）。

第二代數字通信，即「GSM」，由於電子技術的快速發展，可以將所有數據數字化，提高了無線通信的安全性。

還提供額外的增值服務：「簡訊」，後期增加了「GPRS、EDGE+」等極少量的數據包通信服務。

再後期由於「CDMA」碼分多址技術的發明，讓晶元能夠在雜訊里提取有用信號，使得不需要加大發射功率就能收到很好的效果。

優點：增強了認證功能，即手機要接入基站需要核心網認證；

缺點：手機並不能驗證基站的真偽（這也是為什麼現在垃圾簡訊偽基站可以橫行的原因，他們的功率很大，直接將附近的手機都壓制在GSM制式，可以隨意發簡訊）；NB、RNC與核心網之間的交換，以ATM交換為主，如T1、E1等，速率有限，且通道利用率不是很高。

第三代數字通信，即「3G」，是真正的包容一切的一代，包括電信的「CDMA2000」、聯通的「WCDMA」和移動的「TD-SCDMA」，為華為的崛起提供了非常好的機遇，也為中國提供了一條完整的無線通信產業鏈，鍛煉了一大批無線通信人才（感謝中國的應試教育，生生培訓出了一大批理工科人材）。中國是從這個時候才真正的開始擁有自己的國防級別無線通信設備的，也真正的敢把無線通信設備應用到各類國家命脈領域。

優點：兼容並蓄，兼容所有老式ATM交換設備的同時，還開始試點IP化、扁平化；ATM授時、網路授時與GPS授時可選；手機與基站間雙向驗證，安全性得以保證。

缺點：體系過於龐大，互不兼容；CDMA2000晶元的授權費用高，直接推動了WCDMA的發展。

第四代數字通信，即「LTE 4G」，實際上應該叫「3.9G」，因為是「Long Term Evolution」，技術不再局限於「FDMA」、「CDMA」和「TDMA」，而是「混編」一體，只在大的方向上分出了「TDD LTE」和「FDD LTE」（在基站側和手機側實現難度不同），得益於互聯網與IP的發展，實現徹底扁平化，IP化。

感謝電子技術的突飛猛進，連RNC都省去不用了，基站直接自行調配無線資源，將結果與核心網通報。目前我們能看到的愛立信、華為等企業，授時都是首推使用GPS。

優點：網路扁平化，IP化；

缺點：小區縮小到300米左右；實際授時方式簡化為GPS，導致另一類安全問題。

第五代數字通信，即「5G」。

誰知道呢？也許只是3GPP的那幫子專家沒有活幹了，為了活下去而強推的東西吧。

無線通信永遠是頻率越高、波長越短，傳輸距離就越近；那麼只能將小區做的越來越小。

如果說2G數字化，3G保密化且加大了帶寬，4G增加了通信密度，那麼5G誰能說明白呢？

從目前的5G發展報告來看，可以簡單的理解比4G 的傳輸速度更快，延遲更低。其最高理論傳輸速度可達每秒數十Gb，這比4G網路的傳輸速度快數百倍，整部超高畫質電影可在1秒之內下載完成。

這對於新興互聯網產業如VR、AR、高清視頻等是一個勢如破竹的起點。

而延遲相比於4G提升了百倍，5G的網路延遲降到了1ms。我們可以對遊戲網路延遲較高的糟糕體驗說拜拜了。像汽車無人駕駛，對於前方突發事故，人的反應時間大概在10多ms，單從制動角度分析，就會多產生很多交通事故。

而5G對於網路能力的提升不單單是數字這麼簡單，他更大的意義已經與電力並駕齊驅。未來一定是個各行各業領域萬物互聯的時代，他們只有搭載5G的巨輪才可以起航。5G也是未來智能互聯的新起點。

從技術端來看，，5G技術涵蓋毫米波(mmWave)頻率和大規模多輸入多輸出(MIMO)天線運用，以實現無線整合及架構上突破。由於5G頻率高，對於高功率、高密度、高性能的射頻組件需求增加，其中氮化鎵(GaN)符合其條件，滿足5G對功率放大器(PA)高頻需求，帶動未來GaN市場商機。

另一方面，5G大規模多輸入多輸出(MIMO)技術運用在基站，促使基站天線數量成長，加速天線及D2D(Device to Device)核心技術研發。而超密集組網(UDN)、高頻段通訊將使設備需求產生變化，包括對小型基站的需求。移動終端在網路升級後，將提高載波技術應用，以及持續提升手機支持的頻段。

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看了半天只明白網速會快些，通俗一點，對各個行業會有什麼影響？？

只知道4G用的MIMO，5G用的massive MIMO

如果半夜開流量看電視不小心睡著了，第二天醒來流量超支，4G可能就跑掉一套房，可是5G....細思恐極!