完整版5G移动通信系统与技术.pptx

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5G移动通信系统与技术,课程目标,了解5G标准进展了解5G核心指标了解5G关键无线技术了解5G网络结构和网络技术了解5G特色业务应用参考书目5G愿景白皮书5G概念白皮书5G网络技术架构2,5G系统标准发展概述5G系统核心能力指标5G系统关键无线技术5G系统新型网络架构5G系统重要网络技术5G系统特色业务应用,课程介绍,4,1、移动通信技术演进规律2、4G/4.5G/5G标准主要技术特征3、移动通信技术愿景和路标,需求推动移动通信技术持续演进,移动通信技术具有代际演进的规律-全球移动通信经过1G、2G和3G三个发展阶段，正从3G向4G演进-当前各国正在积极推进5G技术研究1G2G3G,4G,1990s短信,2000s社交应用,2010在线、互动、游戏,1980s语音,5G,2020虚拟现实、“零”时延感知,有好强爽移动互联网和物联网为5G发展提供广阔发展空间-预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，我国将增长300倍以上-预计到2020年全球移动终端数量将超过100亿，其中我国将超过20亿-预计到2020年全球物联网设备连接数为500亿，其中我国将超过100亿,悦,移动通信技术演进完成时：

4G,GPRS/EDGE,峰值速率（UL:

DL）0.47/0.47Mbps,3GPP阵营（GSM）,WCDMA峰值速率5.76/14.4Mbps,HSPA,TD-SCDMATD-HSPA峰值速率0.55/1.68Mbps,峰值速率：

1.8/3.1Mbps,EV-DORel.0D0Rel.A,CDMA20001x,3GPP2阵营（CDMA）,LTEFDD峰值速率（20MHz）50M/150Mbps,LTETDD峰值速率（20MHz）10M/110Mbps,LTE-A,峰值速率500M1Gbps,MobileWiMAX802.16e,峰值速率75Mbps,MobileWiMAX802.16m,峰值速率500M1Gbps,WiMAX阵营,2G3GTDMACDMA,3.9GOFDMA,4G,概念抢占Pre5G/4.5G/TDD+,R10,R11,R12,R13,R14,R15,R16,容量：

xGbps,连接：

300亿连接量时延：

10ms,5G容量：

10Gbps连接：

1000亿连接量时延：

1ms,4G容量：

0.xGbps连接：

8亿连接量时延：

60ms20102012,2014,2018,2020,R12,更,R13,强满,型足,L不T,E断-,4.5GA增,长增,强的,型流s量m需,a求ll2016cMe,lals,、siv,更e,强C,载A,波、,聚增,合强,、室L内TE,R14,、M面M向T,T未C,C来、,移动宽带,移动互联网,移动通信技术演进进行时：

4.5G,4.5G适合于室内和热点的多场景覆盖,街道,体育场所,写字楼,商业区,CoMP,校园,居民住宅,eICIC,SON,3DMIMO,SW,普通传输接入PoE供电,室分系统,LTE-HI,Vs.,室分系统工程施工SW直流供电GPSIr光纤部署7x4x,1x,0.5x总成本,新建双路,新建双路,LTE-HI,利旧单路,3x峰值速率,40x峰值速率,室分系统,LTE-HI,LTE-HI,LTE-HI,3.5GHz,Co-RRM,宏基站,传输网,4.5G低成本，安装简单，一条网线解决,4.5G通过新增Co-RRM网元，协调和平衡无线资源，实现大规模密集组网增大容量,4.5G大带宽，可实现高容量进行补热,1,2,3,4.5G主要无线技术特征,中心用户,边缘用户,OFDMA,边缘用户,SOMA,中心用户,分配1/5功率,分配4/5功率,频率,功率,功率,频率调制技术：

256QAM（256阶正交振幅调制）,相对4G的64QAM承载6bit，采用256QAM可承载8bit，同样的时频资源块上能容纳更多数据，提升了空口吞吐量。

256QAM,64QAM,8载波以上载波聚合,4T4RMIMO,8T8R以上MIMO,3DBF通过水平、垂直两维波束赋形提供最大32。

4G只有水平维度的波束赋形，最大8流,MassiveCAMassiveMIMO物联网技术：

LTE-MLTE-M是为满足运营商开拓物联网需要提出新的一种蜂窝网络技术，采用窄带技术（带宽从4G的180kHz降低到下行15kHz、上行5kHz）相对4G覆盖提升200倍（功率谱密度提升36倍，最大64个TTIBundling提升5.5倍），单小区支持110万连接数（LTE-M的RB数提高36倍。

3DBF,水平方向波束,向波束,垂直方向波束,多天线技术：

MassiveMIMO（3DBF、8T8R以上MIMO）、MassiveCA（8载波以上）水平方,接入技术：

SOMA（半正交频分多址）将小区中心用户和边缘用户分配在同一个时频资源块上，通过功率资源（两用户功率相差较大场景）对两用户进行区分，从而提高资源利用率，获得更高吞吐量。

移动通信技术演进将来时：

5G,未来触手可及,5G主要无线技术特征,移动通信技术演进：

愿景,4G,4.5G,5G,人与人互联高清视频、简单物联网、车联网,物联网,4k超高清视频、物联网、车联网,全息视频、虚拟现实、自动驾驶、物联网、车联网、智能家居、穿戴式设备,应用场景,定义,G是4G的全方位平滑演进，可以在现有4G上通过软件升级或增加一定硬件来实现，4.5G定位于未来五年出现的新终端、新业务、新体验，是5G的先行者。

4.5G定义（4.5G标准R12将于今年底冻结）：

4.5G是4G演进，可提供XGbps大容量、10ms低时延和300亿连接数基于SOMA、256QAM、MassiveMIMO等关键技术提供xGbps高容量；基于CloudEPC及ShorterTTI特性缩短时延到10ms；通过LTE-M提供小带宽满足物联网300亿+接入用户数,5G不仅仅是一次技术升级，它将为我们搭建一个广阔的技术平台，催生无数新应用、新产业。

5G将成为全联接世界和未来信息社会的重要基础设施和关键使能者。

5G定义（标准处于研究阶段）：

5G通过系列关键新技术可提供10Gbps超大容量、端到端1ms超低时延、1000亿海量连接革命性技术：

全双工技术、MassiveMIMO多天线（128*128）、高阶频段（30G-100GHz）提供高达10Gbps容量；采用0.1msTTI将时延降低到1ms，可变带宽子载波支持连接数1000亿以上，应对未来10年ICT行业巨大变化，实现万物互联。

万物互联,移动通信技术演进：

路标,5G商用,4.5G、5G的设计目标：

提供更高容量、更多连接、更短时延。

当前4.5G标准R12将于今年底冻结，R13标准正在制定；5G标准正处于研究阶段。

2010,2012,2014,20164.5G商用,2018,2020,Rel-16,3GPP标准版本,Rel-10Rel-11Rel-12Rel-13Rel-14Rel-15LTE-Advanced（4G）4.5G,5G,CA、CoMP、MIMOHetNet.,SOMA、256QAM、MassiveCA、MassiveMIMO、LTE-M、U-LTE.,SCMA、F-OFDM、MassiveMIMO、全双工.,5G的主要驱动力,5G的技术发展路线,新的频谱使用新的空口传输技术新的网络架构,更灵活的网络连接支持更多的应用场景,融合,创新,100Mbps,1Gbps,10Gbps,IMT-2020技术愿景,多领域跨界融合多系统融合多RAT/多层次/多连接融合多模多业务对于终端的影响,LTE-HI/小小区持续增强先进天线技术,更智能化的的网络管理和无线资源管理,演进,无所不在的服务,5G移动宽带系统将成为面向2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信系统。

5G不再仅仅是更高速率、更大带宽、更强能力的空中接口技术，而是面向业务应用和用户体验的智能网络。

它是一个多业务多技术融合的网络，通过技术的演进和创新，满足未来包含广泛数据和连接的各种业务的快速发展需要，提升用户体验。

持续推动5G标准,推动成立IMT-2000，负责需求组多议题、频谱需求和候选频段的研究,牵头863项目-5G无线传输关键技术,5G预研,牵头863项目-5G无线传输关键技术,牵头四个技术专题研究方向，积极参与IMT2020需求组、频谱组工作,2015,提前布局5G产业,全双工,50Gbps基站,f-OFDM,100Gbps传输系统,SCMA,mmWave（毫米波传输系统）,MassiveMIMO,课程总结,18,1、移动通信演进规律4G-4.5G-5GR12对应4.5G，R15对应5G有、好、强、爽、悦2、移动通信标准主要技术特征4.5G:

3DMIMO、massiveMIMO、半正交多址、256调制技术、物联网LTE-M5G:

massiveMIMO、非正交多址、全双工、灵活双工、增强多载波等,1.5G系统标准发展概述,5G系统核心能力指标5G系统关键无线技术5G系统新型网络架构5G系统重要网络技术5G系统特色业务应用,课程介绍,20,1、5G八大关键能力指标2、5G频率挑战、技术挑战、效率挑战和运营挑战,ITU定义的5G八大关键能力,ITU定义的三大应用场景,指标名称,流量密度0.1Tbps/Km2,连接数密度,时延,移动性,能效,用户体验速率,频谱效率,峰值速率,4G参考值,10万/km2,空口10ms,350Km/h,1倍,10Mbps（urban/suburban）,1倍,1Gbps,5G取值,10Tbps/Km2,100万/Km2,空口1ms,500Km/h,100倍提升（网络侧）,0.1-1Gbps,3倍提升（某些场景5倍）,20Gbps,中国5G之花,5G技术发展的愿景:

“信息随心至，万物触手及”,5G的频率挑战,5G的技术挑战,25,5G的运营挑战,5G的效率挑战,5G系统相比4G系统在频谱效率、能源效率和成本效率方面需要到得显著提升：

频谱效率需提高515倍能源效率有百倍以上提升成本效率有百倍以上提升,能效提升技术,跨层优化资源调度高效利用有限资源跨层资源联合调度,应用层,传输层,物理层,智能MAC,实时/非实时,拥塞控制,感知路由,链路层CSI,网络层QSI,跨网优化协作通信减少竞争、增加合作跨网资源联合优化配置,CHORUS:

Collaborative&HarmonizedOpenRadioUbiquitousSystem,提升用户体验，降低能量消耗,CHORUS,课程总结,28,1、5G八大关键能力流量密度、连接数密度、时延、移动性、频谱效率、能效、用户体验速率、峰值速率2、5G三大关键应用场景海量机器通信、增强的移动宽带、超高可靠和低时延通信3、5G挑战频率挑战技术挑战运营挑战效率挑战,1.5G系统标准发展概述,5G系统核心能力指标5G系统关键无线技术5G系统新型网络架构5G系统重要网络技术5G系统特色业务应用,课程介绍,30,1、5G面临的挑战和应对思路2、5G主要关键技术大规模天线技术非正交多址接入技术,5G发展技术需求,多频段、多接入模式、小的覆盖半径给网络技术带来挑战,新型通信技术和高频段开发给半导体技术带来挑战,海量设备带来的能耗增加为绿色通信的要求带来挑战,信道在高速移动条件下的恶化和高频段信道的开发为高传输速率技术带来挑战,有限的频谱资源一直以来制约着无线通信系统性能提升,小区密集化以及移动设备的增加导致的干扰制约网络容量增长和传输速率增加,5G：

颠覆性技术在哪里？

需要技术和策略突破,5G：

解决三个主要问题？

容量不足,能耗高,提升用户体验,频谱利用无线接入无线传输无线组网业务与终端,产生颠覆性技术的五个方向,解决思路,异构协同10无线网络架构革新,蜂窝,WLAN,卫星,互联网,异构协同：

建立高效