完整版5G移动通信系统与技术.pptx

1、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,1

2、990s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-SCDMAT

3、D-HSPA峰值速率0.55/1.68Mbps,峰值速率：1.8/3.1Mbps,EV-DO Rel.0D0 Rel.A,CDMA 2000 1x,3GPP2阵营(CDMA),LTE FDD峰值速率(20MHz)50M/150Mbps,LTE TDD峰值速率(20MHz)10M/110Mbps,LTE-A,峰值速率500M1Gbps,Mobile WiMAX 802.16e,峰值速率75Mbps,Mobile WiMAX 802.16m,峰值速率500M1Gbps,WiMAX阵营,2G3GTDMACDMA,3.9GOFDMA,4G,概念抢占 Pre5G/4.5G/TDD+,R10,R11,R1

4、2,R13,R14,R15,R16,容量：x Gbps,连接：300亿连接量 时延：10ms,5G容量：10 Gbps连接：1000亿连接量 时延：1ms,4G容量：0.x Gbps 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-,4.5G A增,长增,强的,型流 s量 m需,a求ll2016 cMe,lal s,、siv,更e,强C,载A,波、,聚增,合强,、室 L内T E,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

5、景覆盖,街道,体育场所,写字楼,商业区,CoMP,校园,居民住宅,eICIC,SON,3D MIMO,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7x 4x,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,40 x 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

6、,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,3D BF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,Massive CAMassive MIMO物联网技术：LTE-MLTE-M是为满足运营商开拓物联网

7、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TTI Bundling提升5.5倍），单小区支持110万连接数（LTE-M的RB数提 高36倍。,3D BF,水平方 向波束,向波束,垂直方 向波束,多天线技术：Massive MIMO（3D BF、8T8R以上MIMO）、Massive CA（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

8、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、

9、Massive MIMO等关键技术提供xGbps高容量；基于Cloud EPC及Shorter TTI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、Massive MIMO多天线(128*128)、高阶频段（30G-100GHz）提供高达10Gbps容 量；采用0.1

10、ms TTI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、256QA

11、M、Massive CA、Massive MIMO、LTE-M、U-LTE.,SCMA、F-OFDM、Massive MIMO、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

12、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）,Ma

13、ssive MIMO,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:3D MIMO、massive MIMO、半正交多址、256调制技术、物联网LTE-M5G:massive MIMO、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

14、 应 用 场 景,指标 名称,流量密 度0.1 Tbps/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,10 Mbps(urban/suburba n),1倍,1Gbps,5G取值,10 Tbps/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

15、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&Harmonized Open Radio Ubiquitous System,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

16、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