3G、4G、5G有何不同之处

1、3G、4G、5G 有何不一样之处，你真的懂吗？3G 技术还未远去，4G 技术如日中天，5G 技术已蓄势待发。本文从技术层面全面分析了对于 3G、4G、5G 的不一样之处：1.无线通信传达媒介：电磁波， 2.无线通信传达通道：带宽， 3.带宽与数据传输率的差异， 4.数字调变技术，5G添让用户享受高速行动网络新体验，3G、4G、5G4G5G将从不一样通信世代的角度切入，一步步率领读者认识这些技术背后的原理，究竟什么是电磁波?什么是带宽?不一样世代的差异又在哪里?挪动电话的世代我们经常听到广告说：4GLTE，G(Generation)，4G当前台湾所使用的系统：第二代挪动电话(2G)：GSM简讯，

2、GPRS第三代挪动电话(3G)：UMTS3G2G，3GGSM第四代挪动电话(4G)：LTE/LTE-A4G3G2G，所以在手机找不到LTEUMTSGSM4G 使用的LTE4GLTEGSM音信道来达成。带宽的科学含意1 / 161一般人对通信世代的认知就是愈后边的世代表示带宽(Bandwidth)愈宽，带宽就仿佛高速公路，带宽愈宽就仿佛高速公路愈寛(车道愈多)，代表行车速度愈快，也就是通信时数据传输率愈高;再讲简单调点，就是手机上网的速度更快，这样的观点是对的，可是这类认知是不科学的，要解说带宽，我们需要从电磁波提及。无线通信传达媒介：电磁波电磁波(Electromagnetic wave)是由

3、相互垂直的电场(Electric field) 与磁场(Magneticfield)交互作用而产生的一种能量(Energy)，这类能量在前1(a)是频次(Frequency)，单位为赫兹(Hz)21(b)44Hz，1(c)所示，比如：无线局域网络(Wi-Fi)(Bluetooth)24GGiga，Billion，103G、4G、5GG)。2 / 1621：电磁波的定义电磁波是由相互相互垂直的电场与磁场交互作用而产生的能量; 每秒钟振动 2 次则频次为 2Hz;44Hz。3 / 163宇宙里自然存在的全部电磁波如图为电磁波频谱(Spectrum) 红外光(Infrared2(a)所示，我们称，由

4、图中能够看(Light)，包含：IR)、可见光(人类肉眼能够看见的光)、紫外光(Ultraviolet 是一，UV)，所以光种电磁波;右侧为频次更高(能量更高)的电磁波;左侧为频次更低(能量更低)的电磁波，因为频次较低的电磁波比较安全，并且拥有优秀的绕射特征，所以适适用来做为无线通信使用。4 / 164图 2：电磁波频谱与应用。电磁波频谱;通信电磁波频谱。当前用来做为无线通信的电磁波如图 2(b)所示，包含：100G1GHz30GHz105G5 / 165100M1MHz(GSM/GPRS)、调幅广播(AM)无线电、调频广播(FM)等。100K1KHz无线通信传达通道：带宽带宽(Bandwid

5、th)是用来传达讯号的频次范围，单位与频次同样为赫兹(Hz)，并且每一对通信用户一定使用不一样的频次范围来通话，假定：900.2-900=0.2MHz); 900.4-900.2=0.2MHz); 此时我们说这个通信系统的语音信道带宽为 。手机其实不会分辨究竟是谁和谁在通话，而是接收某一个频次范围(带宽)的电磁波讯号，所以甲与乙通话时手机都接收频次的电磁波，丙与丁通话时手机都接收频次的电磁波，换句话说，全部的通信组件都是只认频次不认人，并且同样频次范围的电磁波只好使用一次，不可以重复使用，不然会相互扰乱。带宽与数据传输率的差异带宽(Bandwidth)与数据传输率(Datarate)的意义很近

6、似，经常让我们混杂，这里简单说明它们之间的差异：带宽(Bandwidth)是模拟通信使用的名词：由图一能够看出，电磁波是一种连续的颠簸能量，既然是连续的自然必定是模拟讯号，所以带宽(Bandwidth)和它的单位赫兹(Hz)指的都是电磁波的物理特征。数据传输率(Datarate)是数字通信使用的名词：手时机先将我们发言的声音(连续的模拟讯号)先变01(bps： bitpersecond)01，比如：1Gbps(1G=1010(1001)。数据传输率是数字通信时实质传递每个位数据的速率，要点是数字讯号让我们能够利用不一样的调变与多任务技术，使同样带宽的介质拥有更高的数据传输率，这就是当前很多新的

7、通信技术，比如：3G 使用的 WCDMA、4G 使用的 OFDM 等被发明出来的原由，后边会再详尽说明。在前文中，我们认识到无线通信的频谱有限，分派特别严格，同样带宽的电磁2GGSM900890960MHz，通信就不可以再使用这个频次范围，不然会相互扰乱。为认识决狼多肉少的难6 / 166题，工程师研发出很多技术，来扩增频谱的使用率，比如 TDMA、FDAM、CDMA、OFDM，而在这些复杂技术的背后，只需能掌握两个基本观点，就能认识整个通信技术的发展要点。这两个基本观点为调变技术(Modulation)与多任务技术(Multiplex)。此中调变技术是将01AM、FM数字调变技术(Digit

8、almodulation)01(模拟讯号载着数字讯号)，最后从天线传递出去，原理如图3所示。7 / 1673：数字通信表示图。(Source：thenounproject)电磁波是连续的能量，怎样利用电磁波替我们传递这些此科学家发了然以下 4 种数字调变技术：01因振幅位移键送(ASK)：号(与01)递0，1，4(a)所示。频次位移键送(FSK)：号(与01)递0，1，4(b)所示。8 / 168相位位移键送(PSK)：利用电磁波的相位不一样(波形不一样)载着数字讯号(01)传递出去，相位0代表0，相位 180代表1，图所示。正交振幅调变(QAM)：号(01)传递出去，这个图形比较复杂有兴趣的

9、人能够参照这里。9 / 169图 4：数字讯号调变技术(a)ASK：0，FSK：频次低代表 0，频次高代表 1; (c)PSK：相位0代表0，相位 180代表更好的抗噪声能力等，我们所使用手机 2GGSM/GPRS、3GUMTS4G 等都是使用数字调变，明显数字通信是发展的趋向。10 / 1610传递端将数字讯号(01)转变为不一样的电磁波波形称为调变(Modulation)不一样的电磁波波形复原成数字讯号(01)称为解调(Demodulation)，全部的通信装置一般都一就把Modulation与Demodulation的字头组合成一个新单字ModemModem道它是在做通信用的组件啰!多任

10、务技术(Multiplex)多人共同使用一条信息信道的方法称为多任务技术(Multiplex)，简单的说，天空只有一个， 你的手机要丢电磁波出去，我的手机也要丢电磁波出去，两种电磁波在天空中混在一同，接收端该怎样划分那些是你的(和你通话的)，那些是我的(和我通话的)呢?多任务技术的目的就是让全部人使用，并且相互不可以相互扰乱，为了增添数据传输率，可能一定同时使用两种以上的多任务技术，才能知足每一个人都要使用的需求。无线通信常有的多任务技术包含以下 4 种：分时多任务接取(TDMA)：5(a)2GGSM/GPRSTDMA。分频多任务接取(FDMA)：5(b)FDMA，2GGSM/GPRS、3G

11、UMTSFDMA。分码多任务接取(CDMA)：将不一样用户的数据分别与特定的密码(Code)5(c)3GUMTSCDMA。4.正交分频多任务(OFDM)：前方介绍过分频多任务(FDMA)是用户依据频次不一样同时传递数据，而 OFDM 原理近似，独一不一样的是一定使用相互正交的4GLTE/LTE-A局域网络(IEEE802.11a/g/n)、数字电视(DTV)、数字音频传输(DAB)OFDM。11 / 1611图 5： 多 任 务 技 术 (Multiplex) 。(a)TDMA：依据时间先后轮番使用; (b)FDMA：依据频次不一样同时使用 ; (c)CDMA：将不一样用户的数据分别与特定的密

12、码运算多任务技术的比喻多任务技术比较复杂，我们能够想象在房屋里，甲与乙要发言，丙与丁要发言，戊与己要发言：12 / 1612分时多任务接取(TDMA)：甲与乙先讲一句，再换丙与丁讲一句，再换戊与己讲一句，依此类推，大家轮番(分时)发言相互就不会相互扰乱。分频多任务接取(FDMA)：甲与乙在客堂发言，丙与丁在书斋发言，戊与己在寝室发言，大家在不一样的房间(分频)发言相互就不会相互扰乱。分码多任务接取(CDMA)：甲与乙用中文发言，丙与丁用英文发言，戊与己用 日文发言，这样固然大家在同一个房屋里发言，各自仍旧能够分辨出各自不一样的 不会造成甲与乙解读中文的困扰;同理，当丙与丁用英文发言时，甲与乙的

13、中文以及戊与己的日文不过声音扰乱而己，不会造成丙与丁解读英文的困扰，在这个例子里用不一样的语言发言就仿佛用不一样的密码加密同样。13 / 16134G5G频谱效率(Spectrumefficiency)是单位带宽(Hz)拥有多少量据传输率(bps)，15bps/Hz;LTE-A5bps/Hz，10bps/Hz，LTE-ALTE4G5G了两个目的：增添频谱效率因为同样的频次只好使用一次，所以一定利用更新的调变与多任务技术来增添频01波里来传递。增添带宽10GHz5G5G30GHz(10(MillimeterWave)关的新闻请参照这里。14 / 16141：数字通信系统的频谱效率比较表1的技术，

14、这个并无考虑进去，所以表中不一样世代应当分开来比较才存心义。狼多肉少，无线通信的使用执照与频谱分派15 / 1615经由前方的介绍能够发现，无线通信的频谱特别宝贵，狼多肉少，所以使用执照费也比较高。那么是由谁来决定那一种系统使用那一个频次范围才不会重复呢?国内的无线通信频谱当前是由国家通信流传委员会(NCC)NCC就是昨年的第四代(4G)行动宽带业务释照。不仅这样，因为我们大家是共享同一个空间，假如无线通信设施随意发出频次不正确的讯号会扰乱到其余通信设施，所以全部的无线通信设施，包含我们使用的手机与无线局域网络(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)等产品都一定先进行测试合格才能够上市销售。注：线路互换与分组互换线路互换(Circuitswitch)：是指传递端与接收端之间先成立一条专用的联机再进行通信，传统的语音通信(Telecom)都是属于线路互换，比如：国内电话与国际电话、挪动电话等在通话以前都一定先拨号，等互换机将电话接通以后才能通话，就是使用线路互换的方式，往常花费是以使用时间计算，比如：拨打市内电话或挪动电话，使用愈久花费愈高。