5G 相比 4G，從需求上來(lái)說(shuō)，最大的不同是什么？高速率，大連接數(shù)，低時(shí)延。那么所有新加入的技術(shù)一定是為以上三個(gè)需求服務(wù)的，好，我們來(lái)一個(gè)一個(gè)的捋。

首先，我們來(lái)看看 5G 相比 4G 少了什么技術(shù)，答案就一個(gè)：Turbo 碼。
關(guān)注 5G 的同學(xué)應(yīng)該都知道這個(gè)新聞：
美國(guó)時(shí)間 2016 年 11 月 17 日凌晨 0 點(diǎn) 45 分，在 3GPP RAN1 87 次會(huì)議的 5G 短碼方案討論中，華為公司的 Polar Code（極化碼）方案，最終戰(zhàn)勝美國(guó)的 LDPC 和法國(guó)的 Turbo2.0方案，成為 5G 控制信道 eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）場(chǎng)景編碼最終方案。這是國(guó)人在 5G 關(guān)鍵技術(shù)上的一次重大突破。

至此，不論長(zhǎng)碼還是短碼，Turbo 都被打敗了，不對(duì)，應(yīng)該說(shuō)是法國(guó)人、歐洲人被打敗了。關(guān)于勝者，也就是 LDPC 和 Polar，下面會(huì)詳細(xì)介紹，這里就先按下不表了。
其次，我們來(lái)聊聊 5G 相比 4G 新加入的一些技術(shù)。

mmWave：也就是毫米波，頻率大約為。由于 3Ghz 以下的頻段已經(jīng)使用殆盡，沒(méi)有多余的頻段可供 5G 來(lái)使用，而且 5G 需要的帶寬動(dòng)不動(dòng)就幾百 M，所以只能往高頻方向發(fā)展了。但是頻率越高，損耗越大，這就帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，隨著頻率的升高，覆蓋性能會(huì)越來(lái)越差。
那么有沒(méi)有什么辦法讓我們既能使用高頻率的毫米波，又能夠使覆蓋性能不降低、甚至增強(qiáng)呢？答案當(dāng)然是：有，即 Massive MIMO。

Massive MIMO。MIMO 大家都知道，即多個(gè)天線端口同時(shí)收發(fā)，這樣就帶來(lái)了分集增益， 4G 時(shí)代一般 4 天線、8 天線等用的比較多。那么大規(guī)模 MIMO 是什么呢？顧名思義，就是很多天線同時(shí)收發(fā)，這個(gè)“很多”多到多少呢？答案如下：
也就是說(shuō)當(dāng)使用 30Ghz 頻點(diǎn)時(shí)，基站最多可使用 256 個(gè)天線同時(shí)收發(fā)。使用 70Ghz 頻點(diǎn)時(shí)，基站最多可使用 1024 根天線。這么多天線，那效果比起 4G 那簡(jiǎn)直杠杠的。不過(guò)對(duì)于終端來(lái)說(shuō)，把這么多天線塞進(jìn)巴掌大的終端里有點(diǎn)不現(xiàn)實(shí)，畢竟成本不便宜啊。所以估計(jì)在實(shí)際使用中會(huì)采用 MU-MIMO 的模式。

大規(guī)模 MIMO 是不是很屌啊，但是它也帶來(lái)了一些問(wèn)題。比如我“當(dāng)天線數(shù)越來(lái)越多的時(shí)候，波束將變得越來(lái)越窄，覆蓋區(qū)域會(huì)受到影響”，什么意思呢？請(qǐng)看下圖：

上面這幅圖中，從左到右分別是 1 個(gè)天線，2 個(gè)天線和很多（懶得數(shù)）個(gè)天線時(shí)的波束。我們可以看到，當(dāng)只使用 1 根天線時(shí)，其無(wú)線信號(hào)是向四面八方均勻覆蓋的，手機(jī) 1,2,3 收到的信號(hào)強(qiáng)度是均等的。使用 2 根天線時(shí)，信號(hào)覆蓋就有了一定的方向性，正下方的信號(hào)覆蓋要強(qiáng)于左右和上方。而使用很多根天線時(shí)，波束變的更加集中，覆蓋區(qū)域變成了一條大寶劍（咦？感覺(jué)怪怪的）。這個(gè)時(shí)候 2號(hào)手機(jī)能夠得到更強(qiáng)的覆蓋，但是 1 和 3 號(hào)手機(jī)就收不到信號(hào)了。
那么有沒(méi)有辦法解決上面這個(gè)問(wèn)題呢？答案依然是：有，請(qǐng)看 Beam Management。

Beam Management。這個(gè)翻譯成中文應(yīng)該叫波束管理吧。這個(gè)功能原理簡(jiǎn)單：基站在各個(gè)方向上都發(fā)特定的類似參考信號(hào)的東西，終端檢測(cè)并給基站一個(gè)反饋，從而基站就知道了終端的方向。不過(guò)雖然原理簡(jiǎn)單，但是這個(gè)實(shí)現(xiàn)起來(lái)還是有一定難度的，因?yàn)槲覀冃枰�盡量快的確定每個(gè)終端的方向，關(guān)于波束管理的一些具體細(xì)節(jié)，暫時(shí)還不能確定。

LDPC 編碼。前面我們說(shuō)過(guò)，5G 摒棄了 4G 時(shí)所采用的 Turbo 編碼，換成了什么呢？就是這個(gè) LDPC 碼。那么為什么要換？LDPC 碼相比 Turbo 碼好在哪？主要原因有兩個(gè)：1）最重要的原因是高通牛逼，人家說(shuō)用啥就用啥，支持 Turbo的法國(guó)人慫了。2）由于 Turbo 編碼的引入了交織等操作，所以在碼長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，復(fù)雜度提升， 時(shí)延就會(huì)變得很大。然而開(kāi)頭我們說(shuō)了，低時(shí)延是 5G 的三個(gè)需求之一，所以 Turbo 顯得有些力不從心。而 LDPC 就不一樣，由于它的校驗(yàn)矩陣的稀疏性，使得它的譯碼算法時(shí)延較短，在長(zhǎng)碼時(shí)比 Turbo 有明顯優(yōu)勢(shì)。所以 5G 摒棄 Turbo 改用 LDPC 也是有一定道理的。

第三，有哪些東西是 4G 中已經(jīng)應(yīng)用，5G 拿來(lái)修改了一下接著用的。
UL Waveform。我們知道，在 4G 系統(tǒng)，下行采用 OFDMA，上行采用
SC-FDMA。這是由于 OFDM 的峰均比高，對(duì)設(shè)備硬件要求比較嚴(yán)格，為了降低手機(jī)成本，大家商量后決定 4G 系統(tǒng)的上行傳輸不用 OFDM，而用 SC-FDMA的方式。那么 5G 時(shí)代，用什么多址方式呢？這兩年關(guān)于 5G 用什么多址復(fù)用方式的爭(zhēng)論很多，各個(gè)公司都變著法兒的炒作新概念。不過(guò)這個(gè)月 R15 協(xié)議出來(lái)以后，我發(fā)現(xiàn)這方面并沒(méi)有大的變化。一個(gè)較大的改變是上行支持 OFDM 和DFT-S-OFDM。另外，4G 中子載波間隔是固定為 15Khz 的，但是由于 5G 在高頻，可使用的帶寬很大，所以引入了一個(gè)新名詞：numerology（我還不知道咋翻譯，誰(shuí)知道告訴我一聲）。這個(gè)詞是什么意思呢？看下面這個(gè)表（38.211里面的表）就清楚了：5G 中，子載波間隔不像 4G 時(shí)代固定為 15Khz，而是可變的，但一個(gè) RB 還是 12 個(gè)子載波，這個(gè)沒(méi)變。

Subframe Structure。我們知道，4G 中一個(gè)無(wú)線幀為 10ms，一個(gè)子幀為 1ms，一個(gè) slot 為 0.5ms。到了 5G，無(wú)線幀和子幀的長(zhǎng)度沒(méi)有變化，依然為 10ms 和1ms。但是 slot 長(zhǎng)度變成了可配置的，其值依賴于兩個(gè)個(gè)參數(shù)：μ和 slot configuration�？聪旅娴膱D：

當(dāng)μ為,0，slot configuration 為 0 時(shí)，1 個(gè)無(wú)線幀包含 10 個(gè)子幀，1 個(gè)子幀包含 1 個(gè) slot，1 個(gè) slot 包含 14 個(gè) symbol。如下圖所示。

當(dāng)μ為 1，slot configuration 為 0 時(shí)，就變成了下面的情況：1 個(gè)子幀包含兩個(gè) slot，每個(gè) slot 都有 14 個(gè) symbol，也就是說(shuō) 1 個(gè)子幀包含 28 個(gè) symbol。

以此類推，當(dāng)μ配成 5，slot configuration 配成 0 時(shí)，1 個(gè)子幀最多可以有32*14=448 個(gè) symbol，比 symbol 多了 10 幾倍呢。這就給速率成倍提升帶來(lái)了可能性。

HARQ。5G 引入了 self-contained 子幀的概念，即 HARQ 周期從 4G 時(shí)代的最小 4ms，縮短為 1ms 之內(nèi)。這就為超低的時(shí)延提供了一些幫助。

5G無(wú)線通信的新技術(shù) .pdf