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科普向 | 5G 通信技术相比 4G 通信新加入了哪些技术？为什么会更快？

　　发布时间：2023-10-23 10:07:15　

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5G 相比 4G 新加入的技术

● mmWave

即毫米波技术（频率约为 3~300 Ghz），5G 所需的带宽非常庞大，只能选择向高频方向发展，但随着频率升高，损耗也随之增加，覆盖性能会越来越差，那么如何在使用高频段的毫米波的前提下保证覆盖性能呢？可以通过 Massive MIMO（大规模天线）技术解决这一问题。

● Massive MIMO

MIMO 技术相信很多用户已经在 2018 年发布的 iPhone XS 及 iPhone XS Max 设备上有所了解，即多天线端口同时收发，增加分集增益。

在 4G 通信时代，主要以 4 天线、8 天线为主，而 5G 时代运用的大规模 MIMO 技术在使用 30 Ghz 频段时，基站最多可以使用 256 根天线同时收发，使用 70 Ghz 频段时，基站最多可以使用 1024 根天线收发，如此庞大的天线数量，相比于 4G 而言，提升将非常明显。

不过大规模 MIMO 技术随着天线数量的增加，波束将收窄，覆盖区域同样会受到影响。观察下图可以发现，从左到右分别为「单天线」、「双天线」、「多天线」状态的波状形状，当只是用单天线时，无线信号将均匀覆盖各个方向，三台移动设备收到的信号强度均等；而在使用双天线时，信号覆盖则存在一定的方向性，正下方的信号覆盖明显强于左右两侧及顶部；这一情况在使用多天线时更加严重，覆盖区域更加狭长，2 号设备能够得到更强地覆盖，而 1 号和 3 号设备则很难收到信号。不过这一难题好在可以通过 Beam Management（波束管理）技术解决。

● Beam Management

中文译名为「波束管理」：基站将会在各个方向均会发射特定的参考信号，终端检测并回馈基站，基站从而判断终端方向。目前实现起来仍具有一定难度，很多技术细节仍无法确定。

● LDPC 编码

5G 通信技术摒弃了 4G 采用的 Turbo 编码，采用了 LDPC 编码，相比于前者，LDPC 编码的优势在于校验矩阵时的稀疏性，使译码算法延时较短，编译长码时更具优势。

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