5G為什麼會比4G快?原理是什麼?

時間 2021-05-11 08:36:17

1樓:種種

這涉及很多知識,除了5G頻寬更大之外,以下幾個技術應有一席之地:

波束賦形。普通的天線是全向天線,向四周發射強度都差不多的訊號。而波束賦形就是將電磁波束集中起來,這樣功率也就集中了,基站用定向天線將訊號對準到某個方向,在該方向上的移動終端使用者的訊號以及鏈路狀態都會更好。

採用大規模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)天線陣列。以前基站乙個天線發,手機乙個天線收。現在基站和手機裡都可以有多個天線,多個天線發,多個天線收,具有更高的效率。

2樓:逝水

為什麼會快,原理可以從五個方面來簡述:

(1) 眾所周知,隨著連線到無線網路裝置的數量的增加,頻譜資源稀缺的問題日漸突出。至少就現在而言,我們還只能在極其狹窄的頻譜上共享有限的頻寬,這極大的影響了使用者的體驗。

那麼5G提供的幾十個Gbps峰值速度如何實現呢?

眾所周知,無線傳輸增加傳輸速率一般有兩種方法,一是增加頻譜利用率,二是增加頻譜頻寬。5G使用公釐波(26.5~300GHz)就是通過第二種方法來提公升速率,以28GHz頻段為例,其可用頻譜頻寬達到了1GHz,而60GHz頻段每個通道的可用訊號頻寬則為2GHz。

在移動通訊的歷史上,這是首次開啟新的頻帶資源。在此之前,公釐波只在衛星和雷達系統上被應用,但現在已經有運營商開始使用公釐波在基站之間做測試

。當然,公釐波最大的缺點就是穿透力差、衰減大,因此要讓公釐波頻段下的5G通訊在高樓林立的環境下傳輸並不容易,而小基站將解決這一問題。

(2)上文提到公釐波的穿透力差並且在空氣中的衰減很大,但因為公釐波的頻率很高,波長很短,這就意味著其天線尺寸可以做得很小,這是部署小基站的基礎。

可以預見的是,未來5G移動通訊將不再依賴大型基站的布建架構,大量的小型基站將成為新的趨勢,它可以覆蓋大基站無法觸及的末梢通訊。

除了通過公釐波廣播之外,5G基站還將擁有比現在蜂窩網路基站多得多的天線,也就是MassiveMIMO技術

(3)現有的4G基站只有十幾根天線,但5G基站可以支援上百根天線,這些天線可以通過MassiveMIMO技術形成大規模天線陣列,這就意味著基站可以同時從更多使用者傳送和接收訊號,從而將流動網路的容量提公升數十倍倍或更大。

MIMO(Multi

ple-InputMultiple-Output)的意思是多輸入多輸出,實際上這種技術已經在一些4G基站上得到了應用。但到目前為止,MassiveMIMO僅在實驗室和幾個現場試驗中進行了測試。

隆德大學教授OveEdfors曾指出,「MassiveMIMO開啟了無線通訊的新方向——當傳統系統使用時域或頻域為不同使用者之間實現資源共享時,MassiveMIMO則匯入了空間域(spatialdomain)的途徑,其方式是在基地臺採用大量的天線以及為其進行同步處理,如此則可同時在頻譜效益與能源效率方面取得幾十倍的增益。」

毋庸置疑,MassiveMIMO是5G能否實現商用的關鍵技術,但是多天線也勢必會帶來更多的干擾,而波束成形就是解決這一問題的關鍵。

(4)MassiveMIMO的主要挑戰是減少干擾,但正是因為MassiveMIMO技術每個天線陣列整合了更多的天線,如果能有效地控制這些天線,讓它發出的每個電磁波的空間互相抵消或者增強,就可以形成乙個很窄的波束,而不是全向發射,有限的能量都集中在特定方向上進行傳輸,不僅傳輸距離更遠了,而且還避免了訊號的干擾,這種將無線訊號(電磁波)按特定方向傳播的技術叫做波束成形(beamforming)。

這一技術的優勢不僅如此,它可以提公升頻譜利用率,通過這一技術我們可以同時從多個天線傳送更多資訊;在大規模天線基站,我們甚至可以通過訊號處理演算法來計算出訊號的傳輸的最佳路徑,並且最終移動終端的位置。因此,波束成形可以解決公釐波訊號被障礙物阻擋以及遠距離衰減的問題。

(5)全雙工技術是指裝置的發射機和接收機占用相同的頻率資源同時進行工作,使得通訊兩端在上、下行可以在相同時間使用相同的頻率,突破了現有的頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)模式,這是通訊節點實現雙向通訊的關鍵之一,也是5G所需的高吞吐量和低延遲的關鍵技術。

3樓:5G知多少

4G 時代,手機的通訊頻寬是 20M, 也就是說現在的絕大多數手機就是在 20M 的寬頻上刷劇、打的遊戲

什麼是 20M 頻寬?

在交通中,道路的寬度是用公尺來衡量的, 路寬 3 公尺,路寬 5 公尺

人們對電磁波的衡量是按頻寬來衡量的,因此 20M 就是個電磁波裡的量而已,和路寬3 公尺一樣的概念

到了 5G ,手機最大可以在 100M 頻寬上傳電影、刷電視劇集

5G 和 4G 相比整整提公升了 5 倍

就像原來 3 公尺寬的單行道,現在一條單行道修到了 15 公尺寬

原來只能 1 輛車行走,現在同時可以跑 5 輛車,就是這麼意思

所以, 5G 比 4G 在頻寬上就寬了 5 倍,能同時傳輸的資料量當然至少也就翻了 5 倍

4樓:TYS

原理太複雜了,就這樣說吧,以前是新老車、雙線道,限速50,5G是8線道,最低限速100,車子都是新車,引擎動力都比老車好

5樓:紅岸谷通訊

5G的頻寬達到了500MHZ,相當於就是告訴公路的雙向八車道,

而4G的頻寬一般都是5-40M左右,40M的已經很快了,即使從單車到到雙向四車道

車道的大小決定了承載車的容量以及車開的速度

6樓:遊走的魚

5G比4G速率快、時延小的原因,大體可分為三個方面,一是頻譜效率的提公升;二是頻譜擴充套件,頻寬增大;三是網路緻密化,縮短了使用者與基站間的距離,通訊質量增強。

提公升系統頻譜效率的方式有兩種,一種是在同乙個時頻資源塊上同時服務多個使用者,另一種是基站與使用者間傳輸多個資料流。5G物理層關鍵技術--大規模MIMO通過在基站側配置大規模天線陣列,其空間解析度顯著增強,空間自由度提公升,能夠充分挖掘空間維度資源,實現同一時頻資源上多個使用者同時與目標基站進行通訊。因此,大規模MIMO能夠在不增加基站密度和頻寬的條件下,為系統頻譜效率帶來量級的提公升。

在頻譜擴充套件方面,通訊技術的不斷發展依賴於大量可利用的頻譜資源,目前4G工作頻段為1880-1900MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz。而5G的工作頻段為中國聯通和中國電信獲得3.5GHz的國際主流頻段;中國移動獲得2.

6+4.9GHz組合頻譜。具體如下:

中國電信:3400MHz-3500MHz的100MHz;中國聯通:3500MHz-3600MHz的100MHz;中國移動:

2515MHz-2675MHz的160MHz和4800MHz-4900MHz的100MHz,其中2515MHz-2575MHz;2635-2675MHz和4800MHz-4900MHz為新增頻段;2575-2635MHz頻段為重耕中國移動現有的TD-LTE(4G)頻段。

(備註:公釐波段:24GHz-53GHz,國內未商用,美國採用。)

5G頻寬比4G大,所以在傳輸速率上會更快一些。

在網路緻密化方面,由傳統的巨集基站和部署密度較大的低功率節點構成的5G異構蜂窩網路,使得使用者與基站間的通訊距離縮短,無線通訊鏈路質量得到質的提公升。微小區數目的增加以及小區尺寸變小,使得5G異構網路內可復用的頻譜資源增多,從而有效地提高了系統的頻譜效率。同時,諸如微基站,微微基站,中繼和家庭基站等低功率節點的引入可以極大地解除安裝巨集基站負載,減輕巨集基站負擔,實現異構網路公平性。

異構網路還可以增強室內覆蓋,為室內使用者、熱點地區使用者以及小區邊緣使用者提供高質量的使用者服務。

7樓:Will的大食堂

有5G整合了之前比較零散的頻譜資源,頻譜資源頻寬大,而且更重要的是增加了公釐波段的頻譜資源,對於公釐頻段的頻譜,頻寬較為乾淨頻寬更大。另外,5G也引入了一項關鍵技術超大規模天線陣列和波束賦形技術

8樓:柴健翌

現在在物理上沒有發明新的開掛方式的前提下,網速增加只能靠堆料和提公升效率。

堆料也就三大塊

頻譜;分集;

調製。提公升效率,就是優化網路架構,減少協議、網元之間互動浪費掉的資源。

框架搭好了,等大佬來填坑吧。

5G為什麼比4G快

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