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5G的7大用途,你知道几个?

发布时间:2019-12-06    浏览:

5G的7大用途,你知道几个?

摩尔定律相信大家可能都会比较熟悉,但是通信领域的香农定理就没那么普及了。记得在研究生的一门课程《信息论》中严格推导过这个公式,这个定理的公式指明了与通信速率相关的要素,极限值在哪里。

在有随机热噪声的信道上传输数据信号时,信道容量Rmax与信道带宽W,信噪比S/N关系为:Rmax=W*log2(1+S/N)。注意这里的log2是以2为底的对数。

上面的公式简单来说,就是如果想要提升信道容量,可以通过增大带宽,或者提升信噪比的方式。增大带宽比较容易理解,但是频谱资源本身有限,不可能无限分配。即使可以无限分配,还有一个关键因子信噪比也会限制。提升信噪比,可以有很多种方法,可以通过增大发射功率来搞定,但国家对于基站发射功率是有严格限制的,不能无限制的增加,就算可以,对于器件等也有很高的要求,高频的放大不是一件简单的事,另外可以通过改善信源编码、信道编码来改善。

关于5G的一些相关技术,整理了一张脑图,希望能让大家更系统性的了解5G技术。大家可以对照着来看,如果本文讲的不是很清楚的地方,可以根据关键词自己网上搜索一下。5G的关键技术比较多,因此将这些技术与三大场景相结合着来看,每项技术都是为了去解一些实际场景中的问题发展出来的,可能会更便于理解。

5G的7大用途,你知道几个?

1. 5G的标准化

1.1 KPI

★ 峰值速率达到20Gbps

没有规定用多大带宽,可以使用32载波聚合来满足,这个速率是基站的峰值速率,并非单个用户的速率,这个速率是属于一个基站覆盖范围内的用户共享的。

★ 用户体验数据率(城区)达到100Mbps

标准中还有针对更细分区域的用户体验速率的要求描述,比如在我们比较关心的演唱会高密集人员区域的速率要求,5G里面关于Broadband access in a crowd的描述是,整体用户密度是50万/km2,活动因子是30%时,需满足用户体验速率下行25Mbps,上行50Mbps,区域容量下行[3,75]Tbps/km2,上行速率[7,5]Tbps/km2。

★ 频谱效率比IMT-A提升3~5倍

1)IMT-A 是国际电信联盟(ITU)制定的4G移动通信标准规范。4G的频谱效率可以这么来看,4G的愿景是在20MHz上实现100Mbps的速率,所以4G的频谱效率一般可以认为是5bps/Hz。

2)按照KPI,5G里面频谱效率提升还是很明显的,而且频谱效率提升来指导技术的提升会更直接,因为根据香农公式,提升速率可以使用增加带宽,而这在很多时候是很容易做的,但问题是频谱是稀缺资源,只能在一定程度上增加供给。按照这个3~5倍于4G的频谱效率,5G在100MHz上理论上应该提供1.5Gbps~2.5Gbps的速率。去年5月9日贵州联通首个5G基站开通,在外场环境下,100MHz宽带下单台终端测试的5G网络峰值下行速率达到了1.8Gbps。

★ 移动性达500公里/时

这个问题在4G时代其实解得不太好,在高铁上网络时断时续。500km/h的速率会产生比较严重的多普勒效应,对于帧格式处理等都会有一些挑战。另外极快的速度可能会产生频繁的越区切换,这对数据链路的稳定性也提出了一些挑战。

★ 时延达到1毫秒

TDD可能不满足。

★ 连接密度每平方公里达到100万个

物联网遍地开花,这个指标确实看起来很给力,但事实上5G里物联网标准mMTC是推进的相对缓慢的,原因可能是爆发性的产品还没有出现,目前的NB-IoT还没有达到饱和,推动的动力不足,虽然大家都认可物联网的重要意义,但可能还需要耐心的等待一段时间。

★能效比 IMT-A 提升100倍

基站越建越多,运营商电费也越花越多,降低能耗,绿色环保。

★ 流量密度每平方米达到1Mbps。

需要更多带宽和其他新技术共同满足。

5G的7大用途,你知道几个?

1.2 标准化

负责标准化制定的是3gpp组织,官网网址在这 https://www.3gpp.org/,有关标准化进程,可以去这个官网了解。5G NR物理层协议下载地址:,如果想了解协议细节技术,可以下载协议文档查看。

3GPP TS 38.201V15.0.0 (2017-12)中概述了NR物理层协议的主要内容。物理层包含一个概述文档TS 38.201,六个协议文档:TS 38.202 TS38.211 TS38.212TS38.213 TS38.214和TS38.215。

5G的7大用途,你知道几个?

图片来源:

https://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/79117626

2. 理性看待5G速率提升

各种速率吹得天花乱坠的,一会20Gbps,一会4.6Gbps,一会6.5Gbps,为什么会差别那么大,那些4.6Gbps的一定就比6.5Gbps的差吗?