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「智造未来微刊」5G与Wi


「智造未来微刊」5G与Wi
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近半年来 ， 5G网络的消息层出不穷,5G商用牌照正式发放 ， 三大运营商表示要在今年年底前至少覆盖40个城市 。 在人们对5G展示最大热情的时候 ， Wi-Fi6也悄然出世 。 本文首先简要回顾Wi-Fi和蜂窝网络的发展 ， 然后简要介绍了他们的技术特点 ， 最后从技术的角度比较Wi-Fi6和5G ， 剖析其应用场景 。
一
两种无线通信
1.1 Wi-Fi与蜂窝网络的发展
长期以来 ， Wi-Fi和蜂窝网络就像移动设备上的两大高手 ， 彼此势均力敌：一个主室内 ， 一个主室外 。 多年来Wi-Fi以其流量便宜的特点 ， 一直是蜂窝网络的室内覆盖补充 ， 也承担着大数据流量的场景 ， 比如下载高清视频 。
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1.2 移动通信
移动通信从90年代GSM开始 ， 到2G、3G、4G 以及5G， 是三大运营商在城市中布了一个大家都可共享的无线网络 。 到2018年 ， 移动通信网已经有80亿以上的用户 ， 而每年新增的终端数量高达15 亿 ， 到5G时代用户数和新增终端数将更多 。
1.3 Wi-Fi通信
无线局域网最成功的技术就是Wi-Fi 。 第一代的Wi-Fi1（11b）在1997年诞生 ， 经历11b、11a、11g、11n、11ac以及11ax ， 2018年 ， Wi-Fi联盟统一用数字代号对Wi-Fi命名 ， 也就是Wi-Fi1直到Wi-Fi6 ， 其中Wi-Fi6在2018年正式开始商用 。 截止到2018年 ， Wi-Fi类的终端存量有130亿以上 ， 包括大家使用的手机、平板电脑和PC ， 以及其他的智能设备 。 每年新增的Wi-Fi终端的数量超过40亿 ， 是地球人类总数的2/3 。
二
技术对比
2.1 5G技术特点
5G新空口将面向超大带宽、超低时延、大规模物联网连接三大应用场景 ， 相比较于前几代移动通信 ， 融合了新的关键技术 。
2.1.1 中高频段通信
3GPP 规定 ， 5G 新空口包括两大频谱范围分别为FR1和FR2 。 FR1最大信道带宽定义为100MHZ ， FR2最大信道带宽定义为400MHZ 。 中高频段的宽阔频谱范围可定义更宽的信道带宽 ， 从而提升系统容量和通信速率 。
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2.1.2 载波技术
OFDM是目前主流通信标准都在使用的波形 ， 包括3GPP LTE和IEEE 802.11（Wi-Fi）系列都在使用 。 5G将面向三大应用场景 ， 目前呼声最高是采用华为提出的F-OFDM技术 。 F-OFDM采用可配置的灵活的子载波带宽、符号长度以及循环前缀长度 ， 以满足超大带宽、超低时延和超大规模连接三大应用场景的需求 。
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2.1.3 多址技术
4G的多址接入方式为OFDMA ， 5G的eMBB场景的多址接入方式仍然基于OFDMA 。 但对于百万个连接数每平方公里的mMTC大连接场景 ， 改进的OFDMA可能无法满足需求 ， 因此3GPP RAN1在2016 年中的会议决定：eMBB场景的多址接入方式应基于正交的多址方式（OFDMA） ， 非正交的多址技术将用于mMTC 的上行场景 。 这样非正交频分多址(NOMA)也成为了一个研究热点 ， 吸引了大量目光 。 华为的SCMA、中兴MUSA 和大唐的PDMA等都在Release 16中竞争mMTC 的上行多址方案 。
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2.1.4 多天线技术
4G通信系统的天线是2天线、4天线或者8天线 ， 5G将引入大规模MIMO天线 ， 天线数量将达到64甚至更高 。 传统信号覆盖维度为2D MIMO ， 仅能在水平维度区分用户 ， massive MIMO结合算法可细分垂直维度和水平维度 ， 实现3D MIMO 。


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