5G三大典型場景

5G有三大典型場景，這三大場景描述了5G的需求也反應了5G與4G的不同，如圖所示，三大場景分別為：增強型移動寬帶通信（eMBB），大規(guī)模機器型通信（eMTC）和超高可靠性超低延時通信（uRLLC）。

• eMBB提供了更高的傳輸速率和用戶體驗，5G中下行峰值傳輸速率將達到20Gb/s，而4G的下行峰值速率只有1Gb/s，超高的速率會讓虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等成為可能；
• eMRT將實現(xiàn)萬物互聯(lián)，智能家居、智能電網(wǎng)等；
• uRLLC可將通信延時降低到毫秒以下，實現(xiàn)觸覺互聯(lián)，而4G中的延時在70毫秒左右，5G的超低通信延時和高可靠性傳輸可實現(xiàn)汽車自動駕駛等。

5G需求

如果只用一個公式來直觀描述5G需求的話，我認為應該是如下公式：

所以，提升網(wǎng)絡吞吐量可以主要從三方面著手實現(xiàn)，即提升通信帶寬，提高小區(qū)密度以及提高頻譜效率。相應地，可以通過如下技術實現(xiàn)：毫米波通信、Small cell以及大規(guī)模MIMO技術。

1、提升通信帶寬–代表技術毫米波

當前無線通信使用的大多是6 GHz以下頻段，然而隨著用戶數(shù)和智能設備數(shù)量的增加，有限的頻譜帶寬需要服務更多的終端，導致每個終端的服務質量嚴重下降。為了解決頻譜資源有限的問題，一個可行的方法便是開發(fā)新的通信頻段，拓展通信帶寬。正因如此，目前有很多運營商或者設備供應商在開展毫米波頻段通信的測試。
毫米波頻段是指30-300 GHz的頻段（如上圖所示），相對比原來的6 GHz以下頻段，是個非常豐富的頻段資源，在這個頻段上無線電波的波長在1-10 mm之間。由于毫米波波長較短，在實際通信中傳輸損耗特別嚴重，空氣中的水蒸氣等都會導致其產(chǎn)生嚴重的衰落，并且以直射波的形式傳輸，是一種典型的視距傳輸方式，穿透能力極差，墻體、樹葉等都會導致信號的阻斷，所以目前毫米波多用在基站與基站之間、雷達、衛(wèi)星等的傳輸上（基站架設在高出，彼此之間通常沒有建筑物的阻擋）。
因毫米波頻段具有高衰落特性，所以可以與大規(guī)模MIMO技術結合，來加強信號強度，或與small cell技術結合，來加強信號傳播的距離。

2、提高小區(qū)密度–代表技術Small cell異構網(wǎng)絡

Small Cell是一種低發(fā)射功率，小范圍覆蓋的基站設備。Small Cell作為3G/4G宏蜂窩的補充，能夠使運營商以更低的代價為用戶提供更好的無線寬帶語音及數(shù)據(jù)業(yè)務。隨著LTE網(wǎng)絡容量的不斷提升，移動運營商正在為增長的數(shù)據(jù)流量發(fā)愁，很多運營商認為分流移動數(shù)據(jù)是高效使用無線頻譜資源的好辦法。Small Cell在這方面正扮演著越來越重要的角色，更多的Small Cell用來覆蓋盲區(qū)以及分擔流量壓力。Small Cell具有靈活、快速部署的優(yōu)點，可以解決熱點吸收、盲點、弱覆蓋場景的網(wǎng)絡覆蓋問題，實現(xiàn)網(wǎng)絡無處不在。
Small Cell是低功率的無線接入節(jié)點，工作在授權的頻譜，覆蓋10~200m的范圍，相比之下，宏蜂窩的覆蓋范圍可以達到數(shù)公里。
Small Cell的產(chǎn)品形態(tài)比較靈活，可分為家用Femtocel（2×50mW）、室外Picocell（2×1W，室外補盲/吸熱）、室內Picocell（2×125mW，企業(yè)級室內覆蓋）、Microcell（2×5W，室外補盲），都由運營商來管理。
Small Cell可以用于室內和室外，進行覆蓋補盲、熱點業(yè)務吸收、提升網(wǎng)絡容量。Small Cell和宏蜂窩的多個層面組成了HetNet異構網(wǎng)絡，通過宏微協(xié)同技術以及抗干擾技術的聯(lián)合使用，網(wǎng)絡容量可以實現(xiàn)數(shù)倍甚至更高幅度提升，大大緩解無線網(wǎng)絡的容量壓力。

5G的實現(xiàn)必然是要在基礎設施的建設上發(fā)生一些改變，既要兼容以往的系統(tǒng)也要提供更強的服務。Small cell的部署是提高頻譜利用率、加強用戶服務質量的關鍵技術之一。
Small cell不同與傳統(tǒng)的宏基站，它只需要較低的發(fā)射功率，可以較容易地部署在路燈等其他設施上，服務小范圍內的用戶，如上圖所示。由于Small cell的服務范圍較小，所以不同的Small cell之間、以及Small cell與宏蜂窩之間便可以復用相同的頻譜資源，與傳統(tǒng)的宏蜂窩形成一種異構結構，極大地提升系統(tǒng)頻譜利用率。此外，Small cell可以起到中繼的效果，加強信號強度和覆蓋范圍，同時也能增加系統(tǒng)服務的終端個數(shù)。

3、提高頻譜效率–代表技術大規(guī)模MIMO、波束成形

大規(guī)模MIMO是5G關鍵技術中非常有潛力的一個，相比4G系統(tǒng)中采用8根（或更少）發(fā)送天線，大規(guī)模MIMO將在同一個天線陣列上部署上百根天線，將天線陣列增益提升到一個新高度！大規(guī)模MIMO尚未在實際中部署和應用，目前都是在實驗室或者一些特定環(huán)境下進行測試，但通過已有的測試結果可以看到：大規(guī)模MIMO只需要采用簡單的線性預編碼處理（如MRT、ZF）便可以提供極高的下行傳輸速率。

波束成形/預編碼技術是與多天線系統(tǒng)密不可分的。波束成形技術可以使發(fā)送的信號具有一定的指向性，避免對周圍用戶的干擾，同時提升指定用戶的接收信號功率。隨著大規(guī)模MIMO系統(tǒng)天線數(shù)目的增加，系統(tǒng)可以服務更多的終端用戶，如何避免信號發(fā)送過程中產(chǎn)生的用戶干擾是重要問題。波束成形技術是大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中不可或缺的一部分。

5G峰值速率計算公式

△ 5G載波的峰值計算公式
MIMO層數(shù)：下行4層，上行2層。
調制階數(shù)：下行8階（256QAM），上行6階（64QAM）。
編碼碼率：948/1024≈0.926。
PRB個數(shù)：273，公式里面的12代表每個PRB包含12個子載波。
資源開銷占比意為無線資源中用作控制，不能用來發(fā)送數(shù)據(jù)的比例，協(xié)議給出了典型的數(shù)據(jù)：下行14%，上行8%。
符號數(shù)意為每秒可實際傳送數(shù)據(jù)的符號個數(shù)，因不同的TDD幀結構而異，具體可參考前面第二部分的表格。現(xiàn)取2.5毫秒雙周期幀結構的值：下行18400，上行9200。

△ 5G載波的峰值計算因素圖示
把上述數(shù)據(jù)代入前面的公式，可得：
下行峰值速率為：1.54Gbps
上行峰值速率為：308Mbps
現(xiàn)在電信和聯(lián)通正在共享3.5GHz頻段上的100MHz的帶寬，單個手機能達到的理論速率就是上述的兩個值。

如果這兩家后續(xù)開通200MHz的話，因為帶寬翻倍，速率也將翻倍，下行速率可以高達3.08Gbps！

這個速度，足以傲視群雄。

寬帶和窄帶業(yè)務

寬帶業(yè)務是相對窄帶業(yè)務而言的，一般來說，
對于速率低于2Mb/s的通信業(yè)務統(tǒng)稱窄帶業(yè)務，如電話網(wǎng)、N-ISDN所提供的業(yè)務。
對于高于2Mb/s的通信業(yè)務，如幀中繼業(yè)務、視頻點播、ATM業(yè)務、TV會議等稱為寬帶通信業(yè)務。
目前投入應用的寬帶接入技術主要有兩種：ADSL和FTTX+LAN。

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https://www.zte.com.cn/china/about/magazine/zte-technologies/2013/12/cn_940/414779.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的5G的场景、需求、通信速率的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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