4G与5G无线技术细节对比
一帧结构比较
1.4G和5G相同之处
帧和子帧长度：10ms、1ms。
帧的组成：子帧、时隙、符号。
最小调度单位资源：1个RB对，168个RE(12载波*14符号)。
2.4G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、480kHz，且一个5G帧中可以同事传输多种子载波带宽。
2)最小调度单位时间
4G：TTI， 1毫秒，14个符号;
5G：slot ，1/32~1毫秒，取决于子载波带宽，14个符号。
3)每子帧时隙数(符号数)
4G：每子帧2个时隙，每时隙7个符号。
5G：每子帧1-32个时隙，每时隙14个符号。
4G的调度单位是子帧(含14个符号);5G调度单位是时隙(也含14个符号)。
3.5G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
ü选择宽子载波，符号长度变短，而5G调度固定位1个时隙的14个符号，调度时延变短。
ü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)。
5.5G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0.5ms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
1.TDD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256QAM。
5G：有专有导频，最高调制1024QAM，效率提升25%(1-10/8)。
2)上行PUSCH
4G：最高调制64QAM。
5G：最高调制256QAM，效率提升33%(1-8/6)。
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 RI.CQI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(10*log(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98.3%(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：Turbo;
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)上下行转换一次，时延大。
5G：自包含，每个子帧(1ms)都包含上下行两部分，快速反馈，时延小。
九大带宽
4G：20MHZ;
5G：100MHZ(C-Band)，400MHZ(MM Wave);
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。
