5G通信取得局部性胜利!关键技术到底有哪些?

5G通信取得局部性胜利!关键技术到底有哪些?,第1张

不久前,中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案,成为5G控制信道eMBB场景编码方案。消息一出,在网络上就炸开了锅,甚至有媒体用“华为碾压高通,拿下5G时代”来形容这次胜利。那么,媒体报道是否名副其实,除了编码之外,5G还有哪些关键技术呢?

5G通信到底是什么

5G,顾名思义是第五代通信技术,3GPP定义了5G三大场景:

增强型移动宽带(eMBB,Enhance Mobile Broadband),按照计划能够在人口密集区为用户提供1Gbps用户体验速率和10Gbps峰值速率,在流量热点区域,可实现每平方公里数十Tbps的流量密度。

海量物联网通信(mMTC,Massive Machine Type Communication),不仅能够将医疗仪器、家用电器和手持通讯终端等全部连接在一起,还能面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,并提供具备超千亿网络连接的支持能力。

低时延、高可靠通信(uRLLC,Ultra Reliable & Low Latency Communication),主要面向智能无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务,能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。

从中可以看出,相对于4G通信,5G通信能够提供覆盖更广泛的信号,而且上网的速度更快、流量密度更大,同时还将渗透到物联网中,实现智慧城市、环境监测、智能农业、工业自动化、医疗仪器、无人驾驶、家用电器和手持通讯终端的深度融合,换言之,就是万物互联。

5G通信有哪些关键技术

有媒体将中国华为主推的Polar在信道控制eMBB场景中击败美国主推的LDPC和法国主推的Turbo20,认为是华为掌握了5G的核心专利,并用“华为碾压高通,拿下5G时代”来形容。但这种描述是比较值得商榷的。

本次高通和华为争夺的eMBB场景编码方案,就这件事情本身而言还不能成为核心专利。核心专利是由几个体系来组成的,一般来说,物理层都认为是最核心的关键技术,这其中就包括编码,编码一方面可以传递信号,同时编码技术也可以增加抗干扰能力,Turbo20、Polar Code、LDPC就是目前法国、中国、美国主推的编码方案。

另外一个就是多址,多址技术指的是解决多个用户同时和基站通信的问题,怎么来分享资源的技术,第一代通信采用的是FDMA技术,第二代通信采用的是TDMA技术,第三代通信采用的是CDMA技术,第四代通信采用的是OFDMA技术,5G时代多址是一个很关键的争夺点,现在流行看法就是NOMA。不过,4G奠基性技术“软频率复用”的发明人杨学志不久前撰文《NOMA只是一个误解》,认为NOMA未必能问鼎5G时代,依旧存在一定变数。

还有一项关键技术就是多天线,多天线是一种增加容量的技术,在理论上能把容量提高很多倍。简单的说,就是在现有多天线的基础上通过增加天线数,甚至配置数十根甚至数百根以上天线,支持数十个独立的空间数据流,实现用户系统频谱效率的大幅提升。现在比较火的是MIMO技术,大规模MIMO技术不仅能够在不增加频谱资源的情况下降低发射功率、减小小区内以及小区间干扰,还能实现频谱效率和功率效率在4G 的基础上再提升一个量级。此外,射频调制解调技术也属于关键技术。

为何说“华为碾压高通,拿下5G时代”名不副实

所谓核心专利,是指能在物理层方面做出基础性的创新并掌握话语权的专利技术,所谓话语权就是,一旦技术商用后,就具备狮子大开口的技术实力。比如高通在3G时代掌握拥有软切换和功率控制两大核心专利以及两千项外围专利,具备了像爱立信、华为、诺基亚、中兴等全球通信厂商征收“高通税”的技术资本。华为如果仅凭一项Polar码是构不成核心专利的,何况Polar码也并非华为原创。

美国高通主推的LDPC是由国际信息领域泰斗Gallager约五十年前提出的,经过50多年的发展和改进,技术已经非常成熟,虽然由于提出的时间较早,部分理念已经不能称之为先进,但经过多次改进和扩展,依旧是非常优秀的技术。

法国主推的Turbo20是Turbo的延伸和发展,Turbo码是4G时代使用的编码之一,在技术上同样非常成熟。而中国主推的Polar码是由土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授(是Gallager的学生)在2008年首次提出,polar码的优势在于纠错能力强,而且是世界上唯一一种已知的能够被严格证明达到信道容量的信道编码方法,这对于高带宽网络的规范管理具有重要的意义,在某些应用场景中已经取得了和Turbo码和LDPC码相同或更优的性能。但劣势也非常明显,就是诞生时间太短,技术不够成熟。

本次Polar码战胜LDPC码和Turbo码赢得的是eMBB场景短码控制信道。之前说过,3GPP定义了5G三大场景:增强型移动宽带(eMBB)、海量物联网通信(mMTC)、低时延、高可靠通信(uRLLC)。而华为这次仅仅获得了eMBB场景中短码的控制信道,而高通却斩获了eMBB场景的长码和短码的编码信道,而且mMTC和URLLC场景的编码方案还悬而未决。抛开之前提到的多址技术、多天线技术、射频调制解调技术等关键技术,仅仅凭华为在编码上取得了eMBB场景中短码的控制信道,一些媒体就声称“华为碾压高通,拿下5G时代”,这既不符合客观实际,也颇有捧杀的嫌疑。

诚然,本次能够在编码标准的制定上占据一席之地是中国通信产业取得的胜利和实力的体现,但也不可忘乎所以,将取得的局部性胜利定义为“拿下5G时代”。

出品:科普中国

制作:铁流

监制:中国科学院计算机网络信息中心

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11 物联网概述
12 物联网对通信网络的需求
13 物联网总体架构
14 智慧网络
15 物联网核心技术
151 二维码及RFID
152 传感器
153 无线传感器网络(WSN)
154 近距离通信
155 无线网络
156 感知无线电
157 云计算
158 全IP方式(IPv6)
159 嵌入式技术
16 物联网与泛在网概念的差异
17 物联网的行业应用
18 物联网应用场景
181 城市安全管控
182 城市环境管控
183 城市能源管控
184 家庭数字生活
19 影响物联网发展的因素
110 物联网发展的步骤 21 无线传感器网络简介
211 无线传感器网络的发展历史
212 无线传感器网络体系结构
213 无线传感器网络的特点
214 无线传感器网络的典型应用
22 无线传感器网络协议栈
221 无线传感器网络物理层协议
222 无线传感器网络MAC协议
223 无线传感器网络路由协议
224 无线传感器网络传输层协议
225 无线传感器网络应用层协议
226 协议栈优化和能量管理的跨层设计
23 无线传感器网络安全
231 面临的安全挑战
232 安全需求
233 无线传感器网络安全攻击
234 无线传感器网络加密技术
235 无线传感器网络密钥管理
236 无线传感器网络安全路由
237 无线传感器网络入侵检测
24 无线传感器网络仿真平台
241 无线传感器网络的仿真特点
242 无线传感器网络模拟仿真的发展状况
25 nesC语言
251 nesC语言简介
252 nesC基本设计思想
253 nesC语法
26 TinyOS *** 作系统
261 TinyOS *** 作系统简介
262 TinyOS 2x组件命名规则
263 TinyOS平台与硬件抽象
264 TinyOS安装
265 TinyOS调度机制
266 TinyOS 2x消息通信机制
267 TinyOS 2x能量管理机制
27 无线传感器网络与电信网结合
271 接入控制
272 安全
273 认证和授权
274 计费
275 业务和应用场景
28 无线传感器网络与Internet结合
281 融合方式
282 接入技术
29 IPv6无线传感器网络 31 ZigBee简介
311 ZigBee联盟简介
312 ZigBee应用领域
32 ZigBee网络拓扑
321 星形拓扑构造
322 对等网络构造
33 网络功能简介
331 超帧结构
332 数据传输模型
333 帧结构
334 健壮性
335 功耗
336 安全性
34 ZigBee协议栈
35 ZigBee物理层
351 工作频率和信道分配
352 信道分配和编号
353 发射功率
354 物理层协议数据单元(PPDU)结构
355 24GHz频带无线通信规范
356 868/915MHz频带无线通信规范
357 无线信道通用规范
36 ZigBee MAC层
361 帧结构概述
362 帧结构
363 信道访问机制
364 MAC层功能
37 ZigBee网络层
371 网络层数据实体(NLDE)
372 网络层管理实体(NLME)
38 ZigBee应用举例 41 M2M技术特性
411 M2M业务特征
412 M2M基本业务需求
413 M2M端到端分层架构
42 M2M技术标准
421 3GPP进展
422 ETSI进展
423 ITU进展
43 M2M应用通信协议
431 M2M应用通信协议
432 WMMP
44 M2M应用
441 智能抄表
442 CDMA无线抄表解决方案 51 RFID基本工作原理
511 标签
512 读写器
513 天线
514 工作频率
515 空口协议
516 读写距离
52 RFID技术标准
521 ISO/IEC标准
522 EPC Global标准
53 防冲突技术
54 RFID的干扰
55 RFID安全问题及对策 61 NFC技术要点
611 NFC工作原理
612 NFC防冲突技术
613 NFC技术标准
614 VLC-NFC技术
62 NFC在手机中的应用
621 移动支付
622 其他应用
623 NFC手机架构 71 蓝牙技术
711 低功耗蓝牙技术概述
712 射频基带与信道配置
713 网络结构
714 链路层
72 低能耗蓝牙协议栈
721 L2CAP
722 HCI
723 SDP
724 LMP
725 蓝牙的安全架构
73 低能耗蓝牙的应用
参考文献

物联网其实到目前为止也没有一个精确的定义,一般来说,我们认为物联网是传统的互联网向物理世界的一个延伸。通过连接物理世界,使得网络能够更好的为人类服务。物联网能够广泛用在生产和生活的各个方面,产生了如智慧家庭、智慧城市、智慧农业、智慧医疗、智慧环境等一系列相关的应用场景。
涉及的主要技术包括以下几种:
1、传感器网络技术
传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。传感器网络是由各种各样的传感器节点所组成,用以进行信息的收集、传输和处理的网络系统。
作为物联网感知和获取数据信息的重要手段,传感器网络在物联网中发挥着极为重要的作用。无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。
无线传感器网络主要由三大部分组成,包括节点、传感网络和用户这3部分。其中,节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围,整个范围按照一定要求能够满足监测的范围;传感网络是最主要的部分,它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集,然后对这些节点信息进行一定的分析计算,将分析后的结果汇总到一个基站,最后通过卫星通信传输到指定的用户端,从而实现无线传感的要求。
构成传感器节点的单元分别为:数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。
(1) 数据采集单元,通常都是采集监测区域内的信息并加以转换,比如温湿度、光照度等;
(2) 数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主;
(3) 数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等;能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积,会选择微型电池的构成形式。
2、RFID技术
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID),是一种利用无线电波进行信息交换与存储的技术,通过无线射频来对电子标签进行读写,以达到自动识别目标以及信息交换目的。
RFID系统通常由读写器、电子标签与数据管理系统组成,其工作原理一般是由读写器在一定范围内发送无线电射频信号,当电子标签接收到读写器所发射的无线电信号时,就会利用感应电流所获得的能量(无源RFID),或者主动发送无线电信号(有源RFID)将标签芯片内所存储的产品信息发送出去,读写器接收到电子标签所发射的信息并解码后,再将这些数据信息反馈至数据管理系统进行数据处理。
RFID系统主要由标签、阅读器和天线三部分组成。一般由阅读器收集到的数据信息传送到后台系统进行处理。
(1)标签:标签由耦合元件及芯片组成,每个电子标签都具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID(用户身份z明),其在制作标签芯片时存放在ROM中,无法修改,其对物联网的发展有着很重要的影响。
(2)阅读器:阅读器是读取或写入标签信息的设备,可设计为手持式或固定式等多种工作方式。对标签进行识别、读取和写入 *** 作,一般情况下会将收集到的数据信息传送到后台系统,由后台系统处理数据信息。
(3)天线:天线是用来在标签和阅读器之间传递射频信号。射频电路中的天线是联系阅读器和电子标签的桥梁,阅读器发送的射频信号能量,通过天线以电磁波的形式辐射到空间,当电子标签的天线进入该空间时,接收电磁波能量,但只能接收其很小的一部分。
3、嵌入式系统技术
嵌入式系统一般是用户针对特殊需求而定制的,能够被内部计算机控制的设备或系统。嵌入式系统往往结合了计算机技术、通信技术以及自动化技术,使得传统的机电产品智能化,并具有故障诊断、自动报警以及信息传输和远程控制等多种功能,用以实现产品使用与管理的信息化、智能化。
由于嵌入式系统体积小、功能强且成本较低等,使其广泛应用于智能家居、车联网等领域。嵌入式系统的核心由一个或多个微处理器或微控制器组成,这些微处理器或微控制器经过预编程以执行一些任务。嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的。嵌入式系统需要与应用紧密结合的,它具有很强的专用性,必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。用先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业的具体应用相结合的知识集成系统。
从应用角度可分为通用型嵌入式 *** 作系统和专用型嵌入式 *** 作系统。常见的通用型嵌入式 *** 作系统有Linux、VxWorks、Windows >

在蓝牙模块选型前期,一定要了解应用场景以及需要实现的功能(应用框图),以及功能实现过程中所能提供调用的接口(主从设备,功能),考虑模块供电,尺寸,接收灵敏度,发射功率,Flash,RAM,功耗(广播,连续传输,深度睡眠,待机状态),连接距离,接口,天线,性价比等。

根据蓝牙标准,SKYLAB的BLE蓝牙模块大致分为BLE42模块,BLE50模块,BLE52模块;如果蓝牙方案中需要的是支持主从一体的蓝牙模块,则可以选择BLE42模块SKB369,BLE50模块SKB501,BLE52模块SKB378,如果是想要找高性价比且做从的蓝牙模块,则优先考虑蓝牙42模块SKB376。

BLE蓝牙模块选型之参数:

传输速率:传输速率通常是设计人员首要考虑的,因为它关系到传送的信息类型。因此在进行蓝牙模块选型的时候务必要清楚蓝牙模块的应用,并以工作状态下所需要的数据传输速率为选型标准,毕竟把高质量音乐传送到耳机所需的数据速率,与心跳监护仪所需的数据速率有着很大的差别。

连接距离:根据距离的远近来选择,根据蓝牙方案的实际应用中的距离来确定哪个BLE蓝牙模块更能够满足数据传输需求。传输距离也是一个重要的考虑因素,当然距离越远越好,SKB369的传输距离可以达到30米,SKB501的传输距离可以达到50米,SKB378的传输距离可以达到50米+;

功耗:功耗主要由传输速率和距离来决定。一般蓝牙设备通过电池供电,功耗的高低直接决定着产品的续航能力。BLE蓝牙模块本身就是以低功耗著称,但是因为其拥有多种工作状态:广播(100ms间隔),连续传输(20ms间隔),深度睡眠(μA),待机状态(μA);各个状态下的功耗值也是有区别的,这个就需要工程师根据实际的蓝牙方案来确定了。BLE52蓝牙模块SKB378拥有极低功耗:TX 41mA@0dBm, RX 36mA@1Mbps, Sleep current<18uA);适合对于功耗有着严苛要求的产品,如智能手表、智能手环表等产品;

通讯接口:模块产品本身就是为了缩减产品上市周期了,为了方便蓝牙模块的使用,现有的BLE蓝牙模块都提供灵活的硬件接口,支持UART/SPI/GPIO/I²C/I²S/PWM接口,用户可以根据蓝牙方案的实际需求入手,如果只是数据传输,采用串行接口(TTL电平)就好了。

芯片方案:芯片决定着蓝牙模块的运算能力,没有一颗强劲的“ 芯 ”,蓝牙模块的性能无法保证。SKYLAB BLE42/50蓝牙模块都是基于Nordic方案研发推出,参数性能稳定可靠。SKYLAB BLE52蓝牙模块SKB378主频768MHz,32位ARM Cotex-M33处理器,同时内置32kB RAM和512kB Flash,支持模拟或者数字外设;

工作方式:BLE蓝牙一般分主、从机、主从一体/主从同连,一个主机目前最大可以与7个从机通讯,支持点对点通信;

目前市场中SKYLAB的BLE蓝牙模块主要是基于Nordic方案的蓝牙模块,分别是基于Nordic nRF52832芯片制作的SKB369和基于Nordic nRF52840芯片制作的SKB501,以及基于EFR32BG22蓝牙无线收发芯片的SKB378。可应用于互动娱乐设备:遥控、3D眼镜、游戏控制器;个人区域网络:健康/健身传感器和监护仪、医疗设备、钥匙扣+手表;遥控玩具;蓝牙信标;蓝牙网关;室内定位。

一、帧结构比较

14G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

24G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)。

35G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)。

55G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。

6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05ms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

1TDD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

1) ;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,放在带宽中央,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。

2)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 RICQI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(10log(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983%(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。

六、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。

七、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。

八、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。

九、大带宽

4G:最大支持20MHZ;

5G:最大支持100MHZ(C波段),400MHZ(毫米波);

十、载波聚合

4G:8CC;

5G:16CC;

十 一、5G相比4G容量增强

1 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);LDPC:不清楚

5);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。

6);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。

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。

2 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;

3);LDPC:未知

十二、5G相比4G覆盖增强

1  下行

1)LDPC:未知

2)功率:2dB

LTE功率120w,5G功率200W。

2 上行

1)LDPC:未知

2) 上下行解耦:11dB+

十三、5G相比4G时延增强

1 短TTI

5G最短调度时长由LTE的1ms缩短到最短1/32毫秒。

2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。

3 上行免授权

上行免授权接入,减少时延。

4 抢占传输

URLLC抢占资源。

5导频前置

终端处理DMRS需要一定的时间。

6 迷你时隙

选取几个符号作为传输调度单位,将调度时延进一步压缩。

1、无线传感器网络的节点一般采用电池供电,节省能量是网络设计主要考虑的问题之一,拓扑控制的一个重要目标就是在保证网络连通性和覆盖庋的情况下,尽量合理高效的使用网络能量,延长整个网络的生存时间。
2、无线传感器网络中节点通常密集部署,在某些范围内节点密度可能极高,如果每个节点都以大功率进行通信,会加剧节点之间的干扰,造成网络通信冲突,降低通信效率,导致通信等待、数据重传等重复 *** 作,造成节点能量的浪费,若节点发射功率过小,又会导致网络的割裂,影响网络的连通性。
3、在无线传感器网络中,只有活动的节点才能够进行数据转发,而拓扑控制可以确定由哪些节点作为转发节点,同时确定节点之间的邻居关系。
4、无线传感器网络中的数据融合指传感器节点将采集的数据发送给骨干节点,骨干节点进行数据融合,并把融合结果发送给数据收集节点,而骨干节点的选择是拓扑控制的一项重要内容。
5、传感器节点可能部署在恶劣环境中,在军事应用中甚至部署在敌方区域中,所以很容易受到破坏而失效,这就要求网络拓扑结构具有鲁棒性以适应这种情况。


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