5G移动通信关键技术PPT格式课件下载.pptx

1、,5G通信性能的提升不是单靠一种技术，需要多种技术相互配合共同实现。,12/59,5G关键传输技术,5G新型网络架构,5G发展需求与挑战,相关研究基础,提纲,13/59,关键传输技术总览,频谱拓展技术,频效提升技术,能效提升技术,覆盖增强技术,多址技术、用户调度、资源分配、用户/网络协作,超密异构组网D2D、M2M,大规模天线、FBMC、空间调制,认知无线电、毫米波、可见光,绿色通信干扰管理,增加覆盖,增加信道,增加带宽,增加SINR,14/59,关键传输技术（1）认知无线电,2014年7月，国家无线电监测中心和全球移动通信系统协会发布450MHz-5GHz关注频段频谱资源评估报告，给出了北京

2、、成都和深圳等城市部分无线电频谱占用统计数字。,统计结果表明，5GHz以下所关注频段大部分的使用率远远小于10%，说明5GHz以下频段使用效率有大量的提升空间。为了提高频谱利用率，未来5G需要采用认知无线电技术,认知无线电提高已分配频谱的利用效率,15/59,关键传输技术（2）频谱拓展技术,0,3GHz,6GHz,60GHz,2G/3G/4G re-farming,WRC-15 AI 1.2 candidate bands below 6GHz,Potential bands above 6GHz for 2020s,WRC-15 AI 1.2,（6GHz）频谱分配原则优先保障移动通信的频谱资

3、源技术上可以实现连续500MHz带宽可用能与其他系统共存,16/59,关键传输技术（2）频谱拓展技术,高频段带宽资源尚待开发 60GHz频段毫米波（mmWave,30300 GHz,110 mm,广义毫米波包含2030 GHz）,10400 GHz频段大气衰减,卫星,军事,毫米波通信开发高频段,毫米波可用于室内短距离通信，也可为5G移动通信系统提供Backhaul链路,17/59,关键传输技术（2）频谱拓展技术,毫米波通信技术目前已经实现10Gbps的传输速率据预测，未来毫米波通信速率可快于光纤速率（faster than fiber）,J.Wells,Faster than fiber:Th

4、e future of multi-G/s wireless,IEEE Microwave Magazine,vol.10,pp.104-112,2009.,40GHz以上频段分配的商用带宽达几十GHz。,商用带宽分配，40GHz以下比较窄,要实现更高的传输速率，需要更高的载波频谱10GHz以下频段，仅能达到几十Mbps10-40GHz频段，仅能达到几百Mbps60-80GHz频段，可达1Gbps100GHz以上，可达10Gbps,毫米波通信开发高频段,18/59,可见光通信（Visual light communication:VLC）,关键传输技术（2）频谱拓展技术,可见光频谱带宽是无线电

5、频谱带宽的万倍,380 nm,780nm,可见光通信在5G中可用于室内短距离通信、车联网通信、水下通信等,19/59,关键传输技术（2）频谱拓展技术,已有研究表明，光attocell的谱效比射频Femtocell的谱效最高提升近3个数量级,H.Haas,High-speed wireless networking using visible light,SPIE Newsroom,2013.,可见光通信可显著改善室内通信传输速率,Attocell和Femtocell的单位面积频谱效率（ASE）比值,测试条件：3层办公楼被7个LTE宏基站包围，楼层间损耗FL=17dB，内墙损耗为12dB，外墙损

6、耗为20dB.红色小点表示Attocell的可见光基站，绿色菱形表示Femtocell的射频基站。,可见光通信（Visual Light Communication:VLC）,20/59,关键传输技术（3）大规模天线技术,4G：3GPP LTE-A标准,4G：3GPP LTE标准,5G,3G：WCDMA HSPA+标准,大规模天线：基站使用大规模天线阵列（几十甚至上百根天线）,支持SISO，22MIMO，44MIMO。下行峰值速率100Mb/s。,支持22MIMO，下行峰值速率42Mb/s,最多支持88MIMO，下行峰值速率1Gb/s,3G：WCDMA HSPA标准,只能使用SISO，下行峰值

7、速率7.2Mb/s,MIMO技术的演进,21/59,关键传输技术（3）大规模天线技术,何为大规模天线：大量天线为相对少的用户提供同传服务,系统容量,10倍,100倍,能量效率,发射能量,1,*为基站天线数目,大规模天线有效提高谱效率,大规模天线被公认为5G关键技术之一,22/59,关键传输技术（3）大规模天线技术,大规模天线应用场景：中心式天线系统适用于宏蜂窝小区，中心基站使用大规模天线微小区为大部分用户提供服务，而大规模天线基站为微小区范围外的用户提供服务，同时对微小区进行控制和调度（demo:NTT docomo）,23/59,关键传输技术（3）大规模天线技术,大规模天线应用场景：分布式天

8、线系统多根天线分布在区域内联合处理（C-RAN）适用于高用户密度或者室内场景,24/59,关键传输技术（4）新型传输波形技术,OFDM传输波形技术OFDM是当前Wi-Fi和LTE标准中的高速无线通信的主要传信模式,OFDM是未来5G的关键传输波形技术，其性能仍有提升空间,Channel（）,Noise,Transmitter,Receiver,25/59,关键传输技术（4）新型传输波形技术,新型传输波形技术滤波器组多载波（Filterbank multicarrier：FBMC）,Channel（）,Noise,Transmitter,Receiver,用滤波器组替代CP对载波频偏不敏感提高了

9、频效和能效,传统OFDM功率谱,FBMC功率谱,除了FBMC外，还有多种波形改进技术，如time-Frequency Packing,sparse code multiple access,generalized frequency division multiplexing等各种改进的传输波形技术为5G性能提升提供多样选择,G.Wunder,P.Jung,M.Kasparick,T.Wild,F.Schaich,C.Yejian,et al.,5GNOW:non-orthogonal,asynchronous waveforms for future mobile applications,

10、IEEE Communications Magazine,vol.52,pp.97-105,2014.V.Vakilian,T.Wild,F.Schaich,S.ten Brink,and J.F.Frigon,Universal-filtered multi-carrier technique for wireless systems beyond LTE,in proc.IEEE Globecom Workshops,2013,pp.223-228.,26/59,关键传输技术（5）非正交多址接入技术,1G,2G,3G,4G,正交多址接入技术已有通信标准都采用正交接入技术,27/59,关键传

11、输技术（5）非正交多址接入技术,1G,2G,3G,4G,正交多址接入技术已有通信标准都采用正交接入技术,SNR1=20dB（强用户）,SNR2=0dB（弱用户）正交接入方案一般来说是次优的，仅在C点达到和容量最大，但是在该点，用户2（弱用户）获得的速率很小，因此对弱用户而言不公平。,最优容量区域,正交方案可达速率区域,利用正交多址无法保证容量最优和用户公平,28/59,复杂度（Complexity）,容量（Capacity）,关键传输技术（5）非正交多址接入技术,非正交多址接入（Non-orthogonal Multiple Access:NOMA）,29/59,关键传输技术（6）先进编码与调

12、制技术,编码调制技术的演进,30/59,4发射天线QPSK空间调制星座图,关键传输技术（6）先进编码与调制技术,空间调制（Spatial Modulation:SM）,以天线的物理位置来携带部分发送信息比特，将传统二维映射扩至三维映射，提高频谱效率。每时隙只有一根发射天线处于工作状态，避免了信道间干扰与天线同步发射问题，且系统仅需一条射频链路，有效地降低了成本。,31/59,根据信息论，非高斯干扰可实现更高传输速率,关键传输技术（6）先进编码与调制技术,频率正交幅度调制（Frequency Quadrature-amplitude Modulation:FQAM）,将频移键控（FSK）与正交幅度调制（QAM）相结合，提高频谱效率。用于多小区下行链路中，能够提高小区边缘用户的通信质量。,32/59,1 国家电网公司“两会”工作报告摘要，2010年2 全力构建绿色网络，中国移动通信研究院，2010年11月3 Study on Energy Efficient Radio Access Network（EERAN）Technologies,TU Dresden and Vodafone,20094 New Generation Node B,华为,2010,2009年，三大运营商的能耗总量折合为440.7万吨标准煤，其中80%以上是电力消耗，达到290