为什么 5G 网络比 4G 网络速度更快？

Z时代
2024-01-10
分类：电子

实际上，并不是「5G 比 4G」，而是「为了比 4G 快，提出了 5G 网络概念」，事实上，3G 以后每一代无线通信网络都是首先提出目标，然后再考虑系统设计与技术。

传输速率快

●毫米波

目前第一代到第四代无线通信采用的 300 MHz~3 GHz 频谱具有穿透性、覆盖范围广等优点，但存在一个非常致命的缺点：频带宽度过于狭窄，位于频段内的无线设备数量众多，频谱分配即将枯竭。为了大容量高速率数据传输，只能在 3 GHz 只上寻找可用频谱。

毫米波频谱（3 ~300 GHz）中氧气吸收频段和水蒸气吸收频段不能用来通信，所以毫米波频段共有 252 GHz 频带宽度可供使用，实际上，各国频谱划分里分配 5G 通信网络的毫米波频段大概为 3~6 GHz，但已经足够将数据传输速率提升 10 倍以上。（再次强调，前四代商用通信技术全部拥挤在 3 GHz 以下频谱）。

● 更先进的波束赋形

4G 网络的基站天线主要为全向天线，5G 网络由于毫米波覆盖范围窄，路径损耗较大，受复杂天气影响严重，所以需要通过波束设计完成发射能量聚焦，从而提升接收信号质量。实际上，波束赋形后的方向性波束可以帮助提升基站覆盖范围，而且基站信号能量更加有效。

●超大规模天线

无线通信中的多天线系统需要对每个天线赋予权重，才能提高空间分集，而现实情况下，这种算法是非线性的且计算复杂。由于毫米波天线波束窄，天线长度短，更适合差大规模天线应用，5G 中超大规模天线可能会有大量应用，不仅仅是大型宏基站，小型的毫米波发射机也有可能装备 Massive MIMO 系统。

传输延迟低

● 降低信令损耗的就方式就是减少不必要的信令，比如：

◦ 通过全双工技术减少信道估计时间；

◦ 缩减 OFDM 信号的 CP 前缀，压缩 OFDM 长度；

◦ 网格化设计毫米波基站，降低干扰和时延。

●压缩网络处理

标准压缩核心网的方式就是「不经过不必要的处理单元」，换句话说就是控制结构和数据传输结构分离。主要使用「雾计算」（下方重复性工作，使用基站作为计算出单元）和「无线缓存」（缓存内容，降低传输延迟）技术。

第五代通信技术背后由数量庞大的研究所、大学做出了非常巨大的努力，5G 网络是通信产业界与学术界联合运作的结果，完善技术路线，产业和学术一起合力，才是完整的 5G 网络技术。