5G移动通信网络中的关键技术.docx

5G移动通信网络中的关键技术.docx

《5G移动通信网络中的关键技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5G移动通信网络中的关键技术.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

5G移动通信网络中的关键技术

毕业设计（论文）

设计说明书

设计（论文）题目：

5G移动通信网络中的关键技术

学生：

专业：

班级：

指导教师：

设计日期：

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

5G移动通信网络中的关键技术

毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：

题目：

应简洁、明确、有概括性，字数不宜超过20个字；

摘要：

要有高度的概括力，语言精练、明确，中文摘要约100—200字；

关键词：

从论文标题或正文中挑选3～5个，最能表达主要内容的词作为关键词；

目录：

写出目录，标明页码；

正文：

本科毕业论文正文字数一般应在15000字以上，毕业论文正文：

包括前言、本论、结论三个部分：

前言（引言）是论文的开头部分，主要说明论文写作的目的、现实意义、对所研究问题的认识，并提出论文的中心论点等。

前言要写得简明扼要，篇幅不要太长。

本论是毕业论文的主体，包括研究内容与方法、分析（讨论）等。

在本部分要运用各方面资料，分析问题，论证观点，尽量反映出自己的科研能力和学术水平。

结论是毕业论文的收尾部分，是围绕本论所作的结束语。

其基本的要点就是总结全文，加深题意；

致谢：

简述自己通过做毕业论文的体会，并应对指导教师和协助完成论文的有关人员表示谢意；

参考文献：

在毕业论文末尾要列出在论文中参考过的专著、论文及其他资料，所列参考文献应按文中参考或引证的先后顺序排列。

毕业设计（论文）主要内容：

第一部分，主要介绍课题研究的背景，阐述了通信网络发展历程，国内外对5G网络的研究现状,以及本课题所研究的主要内容；

第二部分，介绍了5G网络的应用场景、标志、指标、技术方向；

第三部分，介绍了大规模天线技术、超密集组网技术、全频谱接入、新型多址；

第四部分，设计一个简单的大规模天线系统，将其系统模型、频谱效率和传输过程与4G网络中所用的MIMO天线系统进行对比，说明其优势。

说明为什么大规模天线技术会成为5G网络潜在的无线的关键技术；

第五部分，总结部分，总结了在本次课程设计中得到的收获与成果，同时阐述了本次设计中遇到的难点和存在的问题，以便今后完善。

学生应交出的设计文件（论文）：

1、开题报告；

2、中期检查表；

3、设计任务书；

4、毕业论文；

5、英文翻译原件及译文；

6、光盘一张（包含上述1-5的内容）

主要参考文献（资料）：

[1]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移动通信发展趋势与若干关键技术［J］.中国科学:

信息科学，2014，44（5）:

551－563．

[2]IMT-2020（5G）PromotionGroup.5G无线技术架构白皮书[R].2015.

[3]ULLBERGH,POPOVSKIP,GOZALVEZ-SERRANOD,etal.METISsystemconcept:

theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine,2015.

[4]中兴通讯.用技术创新勾画5G网络蓝图[J].通信产业报,2014（34）.

[5]LIY,WANGQ,ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c2015:

1808-1809

[6]GUPTAA,JHARK.Asurveyof5Gnetwork:

architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,2015,3:

1206-1232

[7]AGYAPONGP,IWAMURAM,STAEHLED,etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].Communications

2014,52（11）:

65-75.

[8]MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications,2010,9（11）:

3590-3600.

[9]E.G.Larsson,F.

O.

andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.2014

[12]LIQC,NIUHN,PAPATHANASSIOUAT,etal.5Gnetworkcapacity:

keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine,2014,9

（1）:

71-78.

[13]YANGFY,WANGH,MEIC,etal.Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication,2015

[14]3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S].2016.

[15]ITU-R

M.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S].2015.

[16]ITU-RM2083-0.IMTVision–FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTfor2020andbeyond[S].2015.

[17]C.Shepard,H.Yu,N.Anand,L.E.Li,T.L.Marzetta,R.Yang,and

Argos:

Practicalmany-antennabasestationsinProc.ACM

.MobileComputingandNetworking,Aug.2012

[18]G.Miao,J.Zander,K-WSung.MobileDataNetworks,CambridgeUniversityPress.2016.

[19]GoldsmithA,

SA,JindalN,etal.CapacitylimitsofMIMOchannels[J].SelectAreasinCommunications,IEEEJournalon,2003,21（5）:

684-702

[20]H.Q.Ngo,E.G.Larsson,andT.L.Marzetta.UplinkpowerofmultiuserMIMOwithverylargeantennaarrays.Urbana-Champaign,Illinois,US,Sep.2011.

[21]M.Kobayashi,N.Jindal,andG.

TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlink,IEEETrans.Aug.2011.

[22]LarssonEG,

etal.fornextgenerationwirelesssystems[J].

2013

[23]H.Yin,D.

andY.Liu.Acoordinatedapproachtochannelestimationinlarge-scalemultiple-antennasystems.

.2013.

[24]A.

S.K.Mohammed,andE.G.Larsson.Ontheoptimalityofsingle-carriertransmissioninlarge-scaleantennasystems.IEEEWireless

.Aug.2012

[25]J.

S.tenBrink.theUL/DLofcellularnetworks.IEEEJ.Sel.Areas

.Feb.2013.

[26]F.

E.G.Larsson,T.L.Marzetta.ScalingupMIMO:

Opportunitiesandchallengeswithverylargearrays.IEEESignalProcess.2013.

[27]LuL,LiG,

A,etal.AnoverviewofmassiveMIMO:

benefitsandchallenges[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing,2014,8（5）:

742-758.

专业班级学生

要求设计（论文）工作起止日期

指导教师签字日期

教研室主任审查签字日期

系主任批准签字日期

5G移动通信网络中的关键技术研究

摘要

移动通信网络发展到现在一共经历了4代，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代是3G网络，已经能够实现基本的多媒体通信，第四代是我们目前已经离不开的4G网络，其标志着无线宽带时代的到来。

而本论文所研究的5G移动通信网络指的正是第五代移动通信网络。

5G网络还没有进入我们的生活，通过现有的4G网络来推测并不能准确的得知当5G网络普及之后我们的社会将发生多大的改变，本文根据各大组织，通讯企业发布的关于5G网络的信息，介绍什么是5G网络，国际上对5G网络的要求，5G网络的应用场景还有5G网络的技术发展方向。

文章中主要还对5G网络潜在的无线技术进行分析，介绍大规模天线技术、超密集组网、全频谱接入和新型多址的基本概念、优势、挑战。

再单独针对大规模天线技术进行研究，设计一个简单的大规模天线系统，将其系统模型、频谱效率和传输过程与4G网络中所用的MIMO天线系统进行对比，说明其优势。

5G网络的道路上还需要不断的探索，Verizon，英特尔，高通，华为，爱立信，三星等企业已经在为5G网络技术进行各方面的测试，这些测试结果将影响到5G网络的标准的制定。

在通信领域，统一的通信标准将会极大的促进全球通信的发展，所以及早的明确5G网络的关键技术将对5G移动通信网络的发展具有极大的意义。

关键词：

5G移动通信网络；大规模天线；全频谱接入；超密集组网；新型多址

ResearchonKeyTechnologyinMobileCommunicationNetwork

Abstract

Mobilecommunicationnetworkdevelopmenthasnowexperiencedatotaloffourgenerations,thefirstgenerationisanalogtechnology,thesecondgenerationtoachieveadigitalvoicecommunications,thethirdgenerationisthe3Gnetwork,hasbeenabletoachievebasicmultimediacommunications,thefourthgenerationisthatwecan’tbeseparatedfromthe4Gnetwork,whichmarksthearrivalofwirelessbroadbandera.The5Gmobilecommunicationnetworkstudiedinthispaperreferstothefifthgenerationofmobilecommunicationnetwork.

5Ghasnotenteredourlivesnowandthroughtheexistingof4Gtospeculateaccuratelyknowwhenthepopularityof5Gafteroursocietywillbemuchchange,accordingtothemajororganizations,communicationscompaniesissuedonthe5Gnetworkoftheinformation,whatisthe5Gnetwork,theinternationalrequirementsofthe5Gnetwork,5Gnetworkapplications,thereare5Gnetworktechnologydevelopmentdirection.Thispaperalsoanalyzesthepotentialwirelesstechnologyof5Gnetwork,andintroducesthebasicconcepts,advantagesandchallengesoflarge-scaleantennatechnology,ultra-densenetwork,fullspectrumaccessandnewmultipleaccess.Andthenasinglelarge-scaleantennatechnologytostudy,designasimplelarge-scaleantennasystem,itssystemmodel,spectrumefficiencyandtransmissionprocessand4GusedintheMIMOantennasystemtocompareitsadvantages.

5Gontheroadalsoneedstocontinuetoexplore,Verizon,Intel,Qualcomm,Huawei,Ericsson,Samsungandothercompanieshavebeeninthe5Gtechnologyforallaspectsofthetest,thesetestresultswillaffectthe5Gstandarddevelopment.Inthefieldofcommunications,unifiedcommunicationstandardswillgreatlypromotethedevelopmentofglobalcommunications,sotheearlyclear5Gkeytechnologywillbe5Gmobilecommunicationnetworkdevelopmentisofgreatsignificance.

Keywords:

5Gmobilecommunicationnetwork;massiveMIMO;fullspectrumaccess;ultra-densenetwork;newmultipleaccess

第1章绪论

1.1选题目的和意义

移动通信网络发展到现在一共经历了4代，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代是3G网络，已经能够实现基本的多媒体通信，第四代是我们目前已经离不开的4G网络，其标志着无线宽带时代的到来。

而本论文所研究的5G移动通信网络指的正是第五代移动通信网络[]。

4G网络已经改变了我们的生活，使我们在能够足不出户的买到漂亮的服装和美味的食物，使我们能够更方便的远行，游玩，不再担心迷路或是无处可居。

5G移动通信网络是4G网络的升级版，5G网络传输速度将会更快，传输功耗将会变得更低，成本也将更低，能够承载更多设备的接入。

5G网络将会开启一个全新的时代，它瞄准的不再仅仅是人与人之间的连接，更包括了人与物，物与物的连接，将会实现的是整个社会的全面互联。

随着5G网络的到来，每种类型的通信都会受到很大的影响。

新的5G移动通信网络，面对高吞吐量需求的不断增长，需要通过增加无线网络的数据量，提高质量和服务，并降低价格来满足社会的需求，这些是5G网络的重要因素。

移动网络，医疗保健，互联网上的各种视频和音频，游戏，安全监控，以及我们生活的各个方面都将会利用到5G网络。

它也将在商业，工业，学校和社会中发挥重要作用，改善大学生，医生，飞行员和警察的生活等等。

我们生活的地区5G网络的最大优点之一是其能够建立全球网络。

这个全球网络是基于所有可用的通信。

考虑可穿戴设备的人造智能可用性，可以帮助我们监测我们身体的活动，如心脏速率，血压和大脑的活动，并在线保持与中央卫生保健中心的沟通。

5G移动通信系统想要满足2020年的移动互联网，物联网的需求，最关键的两点：

快速，低功耗。

而想要实现这两点，最重要的是对5G网络关键技术的选择。

5G移动通信网络的实现需要足够的技术支持，而5G网络无线技术是支持5G网络成功构建的基石性技术，只有其无线关键技术确保达到目标，才有可能实现整个社区5G网络的覆盖。

5G移动通信系统所需要加强的主要是无线技术和网络架构两个方面。

本文主要讨论了5G网络无线技术的潜在核心技术，根据国际主流组织机构发布的关于5G网络的最新信息，将5G网络所潜在的无线关键技术，进行介绍，并选择其中之一，解释其原理，应用场景，优势和问题。

尽快明确5G网络的概念，技术方向和其核心技术，这将对聚集全球产业力量，促进5G网络的发展具有十分重要的意义[]。

1.2国内外研究现状

移动通信具有全球统一的工业生态，形成国际统一的5G移动通信网络的标准已成为通信行业的共同声音。

国际电联于2016年推出了5G网络技术性能要求和评估方式，计划于2017年底开始5G网络候选方案收集，并且将在2020年底实现标准的制定。

同时国际上各个国家为了获得5G网络标准技术制定权，进行着激烈的竞争。

美国：

2012年7月，纽约大学设立了政府和商业组织的5G联盟。

2015年9月7日，美国移动企业Verizon宣布，开始5G通信网络的试用，并在2017年于美国一些城市使用。

2016年7月，美国通信委员会宣布，将为5G网络通信开通24GHz以上的频段，并发布无线电通信研究计划（AWRI），以促进5G网络研究与发展，并确定未来七年投资4亿美元用于5G通信网络的研究，并且AWRI将在FCC允许的5G网络频率范围内，在4个城市中进行5G网络试验。

欧盟：

2015年9月，欧盟成立了国际顶尖的5G创新中心。

在2015年移动世界大会上，欧盟委员会和欧洲的技术行业提出了关于发展欧洲5G网络通信技术和构建5G网络基础设施的愿景。

一年后，欧洲数字经济与社会事务专员在2016年移动世界大会上宣布，欧洲已经开始制定一这项行动计划，到2020年在欧盟部署5G网络技术。

2016年7月，欧洲的通信行业发布了《5G宣言》，11月10日发布了欧洲5G网络频谱战略，确定5G网络初期频谱部署计划。

日本：

2013年10月，日本的无线工业和商贸联会设立了5G研究组,研究5G网络系统构成与无线接入技术。

2014年5月，日本NTT其他各国的通信企业展开5G网络联合实验，并在2015年11月，该公司实施的5G网络试验中，在商业区以70GHz频段接收到信号，实现了超过2Gbit/s无线传输。

韩国：

2013年6月韩国成立5G论坛，并提出5G网络发展战略。

2014年1月，韩国宣布投资1.6万亿韩元用以5G网络核心技术的开发。

2016年7月，韩国电信和美国Verizon运营商在关于5G移动通信网络中形成统一标准，加速了韩国5G移动通信网络的商业化。

2016年10月，韩国的移动运营商SK电讯声明，将在韩国成立5G移动通信网络研讨中心。

中国：

2013年2月，我国政府部门工业和信息部、科技部成立了“IMT-2020推进组”，提出中国将在5G网络标准制定中，发挥主导作用的目标。

2014年1月，我国台湾地区进行了5G网络发展产业和策略会议，并成立了专门的部门来推进5G网络的长期发展。

2016年5月31日，由美洲5GAmerica、日本5GMF、韩国5G论坛、欧盟5GPPP、中国IMT-2020推进组联合主办的第一届国际性的5G大会在北京召开。

2017年1月，由我国工业和信息部发表的《信息通信行业发展规划》中明确指出，支持5G网络研究和相关技术测试，加快5G网络频谱规划。

2017年3月，政府工作报告中指出要加快5G网络技术研发。

1.3论文内容与组织结构

本篇论文主要是介绍5G移动通信系统的概念并分析和对比5G网络的无线关键技术。

第一章主要介绍本文选题的目的和意义，简单的介绍了通信领域的发展，现在国际上各国和各组织对5G移动通信网络的研究与进展。

第二章专门对5G网络进行了介绍，什么是5G网络、5G网络的标志、5G网络的技术指标、应用场景、技术方向、还有5G网络所面临的挑战。

第三章将介绍四种5G移动通信系统潜在的无线关键技术，并进行应用场景、技术优势、面临的挑战上的分析，使阅读本篇论文的各位学者对大规模天线技术、全频段接入技术、超密集组网技术和新型多址有所认知。

第四章将前面所提到的大规模天线技术专门提出来进行较为详细的分析，将其系统模型与传统的天线技术进行对比，并从大规模天线系统的频谱效率，传输过程等方面进行研究，将其与传统的天线技术MIMO技术进行对比，说明大规模天线技术所具有的优势。

第五章为全文总结，总结本文所介绍的内容与进行的工作。

第2章5G移动通信网络

2.15G网络简介

5G网络是指第五代移动通信网络。

5G移动通信网络将会形成一个万物连接的系统，创建一个完全移动和完全关联的社会。

5G网络主要包括生态，客户和商业模式三个方面，在5G移动通信网络当中将软件和硬件分开研究，并引入数据中心的云化，虚拟化的概念[]。

到目前还没有官方的5G网络，也没有全球统一的标准，尽管它们正在进行中。

具体标准可能因源而异，但都指向相同类型的改进：

更快的速度，更高的容量，更高的可靠性，更低的延迟。

5G网络的预期速度范围为千兆位到几十千兆，但在这个时候，我们还不知道真正的5G网络将如何。

5G移动通信网络将对智能技术产生巨大影响，其速度，延迟，网络弹性和电力消耗都有所改善，特别是允许各种设备和传感器实时有效地通信。

5G网络会使物联网的应用成本降低很多。

Verizon，英特尔，高通，华为，爱立信，三星等企业已经在为5G网络技术进行各方面的测试，这些测试结果将影响到5G的标准的制定。

5G移动通信网络的将