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华为手机5g网速有多快?会比wifi快吗?

无名小咖秀
2021/5/5 2:01:44
华为手机5g网速有多快?会比wifi快吗?

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  • 杭州道格训犬

    2021/5/9 17:44:48

    事实上不是“5G比4G要快“,而是”为了比4G快,提出了5G“。3G以后的每一代无线通讯都是先提出指标,然后再考虑零碎设计和技术选用。所以咱们可以看看4G与5G所提出关于“快”的定义(指标)分别是什么:大概可以理解为传输速率快,传输提前低。传输速率快任何对通讯数据传输速率的提升都绕不开香农信道容量公式:

    那就很容易理解咯,咱们在5G也会采用同样的形式来进步数据传输速率: 提升频带宽度和提升信噪比。具体起来就是,毫米波(提升频带宽度)更先进的波束赋形(提升信噪比)超大规模天线,全双工无线(提升频带宽度和信噪比,空域)。毫米波1-4代无线通讯中采用的300MHz-3GHz频谱有穿透性好,覆盖范围大等优点,但是有一个很重要的缺点: 就是频带宽度太窄了!!这个频段内的无线设施太多了!!频谱曾经快分完了。频谱又不存在负的,所以为了大容量高速率数据传输,只要往3GHz以上寻觅可用频谱。

    咱们往上看看,那就是毫米波频段了(3GHz-300GHz)。毫米波频谱中存在两个特殊部分,氧气吸收频段(57-64GHz)和水蒸气吸收频段(164GHz-200GHz), 这两种频段不能用来通讯,所以毫米波频段共有252GHz频带宽度可供应用 (此处应该再强调一下1-4代商用通讯全都拥堵在3GHz以下频谱里)。当然实际上5G是用不了那么多频带的,在各国毫米波频谱划分里,分给5G的毫米波频段宽度大概有3-6GHz,这曾经足够把数据传输速率提升10倍左右了。不过需求强调的是,5G标准需求三种频段,毫米波频段次要担任高速数据传输,目前毫米波的标准还未确定。尽管毫米波曾经在雷达,航天和军用通讯中都有应用,但是在民用通讯中还有很多很多应战。

    这也是以后非常非常炽热的无线通讯钻研方向,在这篇回答里就不深入引见了。更先进的波束赋形4G中的基站天线是定向天线和全向天线混用(谢谢评论区提示),5G中因为毫米波覆盖范围窄,路径损耗大,复杂天气影响重大,所以需求通过波束设计完成发射能量聚焦,从而提升接受信号能量,提升信噪比(此处请回忆信道容量公式),和覆盖范围。

    波束赋形后的方向性波束可以协助提升基站覆盖范围。而且,基站能量会愈加有效。实际上,因为5G中的波束赋形涉及Massive MIMO和毫米波的窄波束用户追踪、小区间波束切换调度和基站的LOS和NLOS成绩,会愈加困难一些,这同样这是一个很棒的无线通讯钻研方向。如今学术界很多人在考虑通过在基站覆盖范围内划分扇区,来协助多天线波束切换。

    Sectorized Antenna超大规模天线(Massive MIMO)无线通讯中的多天线零碎需求对每个天线赋予权重,才能进步空间分集/或复用增益。而事实状况下,这种算法是非线性的且计算复杂,天线越多越复杂。但是令人惊奇的是,当天线数目非常非常多的时候,简单的线性预编码就可以很好的逼近最优结果。所以Massive MIMO自从提出就吸引了大量眼光。

    Massive MIMO test bed5G中Massive MIMO可能会有大量应用,不只仅是大型宏基站,小型的毫米波发射器也有可能会配备Massive MIMO零碎,因为毫米波天线波束窄,天线长度短,更适合Massive MIMO应用。回到话题,Massive MIMO的益处是最大水平利用空域 资源,可以通过波束赋形同时提供多个波束服务小区用户,并可以同时进步用户的信噪比,提升数据传输速率。但是Massive MIMO中预编码,信道预计始终是个难题。全双工无线电(目前不在Release 15中)现存一切无线发射安装都是半双工的,半双工的意思是发送信号的同时不能接受信号---否则会干扰本人。(毕竟不是人类,本人说的话暂时还区分不清楚。。。。全双工无线电就是同时收发信号,这样可以把数据传输速率X2,当然代价是图中的自干扰(红色圆弧)成绩,甚至当用户过多时,用户之间的干扰也会X2。5G里的外围网设计是以C-RAN为主,这象征着可以通过中心化调度减轻自干扰,同时可以利用方向性天线,波束赋形,吸收屏蔽(absorptive shielding)和交叉极化(cross-polarization )完成收发机之间的孤立。这样全双工无线电是可以应用在5G中的。上述就是5G中的物理层技术停顿,联结起来应用,也就是怎样做到“传输速度快”的。传输提前低咱们这里说的提前是round-trip latency,大概可以理解为数据在接入网和外围网中往复所需的总时间。因为无线电的传播速度是绝对固定的,无奈紧缩,所以有两种方法降低:降低信令损耗和紧缩网络解决过程。降低信令损耗的形式就是尽量缩小不必要的信令,比如通过全双工技术缩小信道预计时间,因为毫米波的多普勒扩展很少,所以可以缩减OFDM信号的CP前缀,紧缩OFDM帧长度,通过网格化设计毫米波基站,降低干扰和时延。

    紧缩网络解决,抽象理解就是扁平化公司等级,把决策权力下放。这样“向上汇报”次数少了,就会明显降低网络中不必要的开销。这其它答主也有提到。标准的紧缩外围网形式,就是“不通过不必要的解决单元”,换句话是控制结构和数据传输结构分离。当然如今还有很多其他的解决方案。一种比较好的紧缩网络结构思路是如今学术界很炽热的“fog computing”雾计算,就是把一些反复性计算工作下放,用无线接入端(基站等)做计算解决单元,这样就可以当做一种另类的“计算缓存”,大大降低网络提前。另外一种就是非常正统的,当然也是非常热的钻研方向"wireless caching”无线缓存,这种思路是缓存内容,以降低传输提前。这些就是5G中的提前部分停顿,次要是MAC层技术,大概在讲怎样有效调度资源,怎样降低时延。5G中还有其他很多不同的指标,比如“降低能量损耗”,“进步用户服务品质”,“进步小区容量”,这是每一句话都是一个非常大的话题,背后有很多钻研所,很多大学都做出了非常棒的工作,其中的每个小畛域都有很多人在钻研,但是因为跟成绩有关我就不细心引见了。

    所以,您也可以看到,5G是通讯产业界和学术界联结运作的结果,标准组织(产业界)提指标,选择合适技术和指点技术方向,钻研机构和大学提出解决方案,完善技术路线(当然,时间顺序并不一定是这样的)。如果解决方案中有瑕疵,那么学术界继续完善,最终达到功能指标。产业和学术一同合力,最初才是完好的5G。

    谢谢。

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