第五代移动通信(5G)简介

超密集异构网络技 术 自组织网络技术
无线网络技术
软件定义无线网 络 内容分发网络
• 超密集异构网络技术：新的无线传输技术和现有的各种无线接入技术的后续演进，5G是 多种无线接入技术，网络拓扑和特性极为复杂。5G 中通过减小小区半径，提高空分复用 率是提高频谱效率的最有效方法，保证未来支持1000倍业务增长的核心技术，但是半径 足够小时，最优站点就得不到，进一步分裂不能完成，只能通过增加低功率节点数量的 方式提升系统容量，这就意味着站点部署密度的增加，从而形成超密集异构网络。但是 由于网络节点之间距离较短，相互之间干扰较大，切换频繁，切换算法的改进等问题需 要解决。
• 自组织网络技术（SON）：目的：降低运营成本，而且人工的方式很难优化。思路是在 网络中引入自组织能力（网络智能化），包括自配置、自由化、自愈合等，实现网络规 划、部署、维护、优化和排障等各个环节的自动进行，最大限度地较少人工干预。针对 LTE、LTE-A、WiFi的SON技术已经完善，但是都是面向各自网络的，需要研究支持协同异 构网络的SON技术。
• 基于滤波器组的多载波技术：OFDM技术需要插入循环前缀以对抗多径衰落，无线资源 浪费；对载波频偏敏感性高，具有较高的峰均比；各载波带宽相同，保持同步，正交， 限制频谱使用灵活性；方波作为基带波形，载波旁瓣较大，相邻载波之间容易相互干扰， 无法利用不连续资源。基于滤波器组的多载波（FBMC）发送端通过合成滤波器组实现 多载波调制，接收端通过分析滤波器组实现多载波解调，合成滤波器和分析滤波器由一 组并行成员滤波器构成，各成员由原型滤波器经载波调制得到调制滤波器。原型滤波器 的冲击响应和频率响应可以根据需求设计，各载波不必须正交，不需要插入循环前缀； 能实现各载波带宽设置、各子载波之间的交叠程度地灵活控制，灵活控制相邻子载波之 间的干扰，并可利用零散频谱资源；各子载波之间不需要同步，同步、信道估计、检测 等可在各子载波上单独进行处理；但是由于不正交，子载波之间相互干扰，还需要其他 技术消除干扰。
大规模MIMO 技术
无线传输技术
基于滤波器组的多 载波技术
全双工技术
• 大规模MIMO：MIMO技术已经广泛应用于LTE、LTE-A，但是其空间和实现复杂度技术 条件的限制，收发端配置的天线数量不多，LTE系统中最多4根，LTE-A中8根。在大规模 MIMO中，基站配置大多几十到几百根天线，同一时段资源同时服务若干用户 。
• 软件定义无线网络（SDN）：源于Internet的新技术，传统的Internet网络架构中，控 制和转发集成在一起，网络互联节点是封闭的，转发控制必须本地完成，控制功能复杂。 为了解决这个问题，其基本思路将路由器中的路由决策等控制功能从设备中分离出来，统 一由中心控制器通过软件来控制，实现控制和转发的分离，从而使控制更为灵活，设备 更为简单。
第四代移动通信系统（4G）
4G包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，是 集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、 高质量、音频、视频和图像等。4G能够以 100Mbps以上的速度下载（大约是 12.5MB/s~18.75MB/s的下行速度），比目前 的家用宽带ADSL（4兆）快20倍，并能够满 足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外， 4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆 盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明 显，4G有着不可比拟的优越性。 2013年12月4日，工业和信息化部向中国移动、 中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通 信业务牌照（即4G牌照），中国移动、中国 电信、中国联通三家均获得TD-LTE牌照，此 举标志着中国电信产业正式进入了4G时代。
• 百度百科 • 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨.5G 移动通信发 展趋势与若干关键技术.中国科学:信息科学.2014-05-20
前几代移动通信系统简介
5G简介
5G关键技术
第一代移动通信系统（1G）
第1代移动通信系统（1G）是模拟式通 信系统，模拟式是代表在无线传输采用模拟 式的FM调制，将介于300Hz到3400Hz的语 音转换到高频的载波频率MHz上。 一部大哥大在当时的售价为21000元， 除了手机价格昂贵之外，手机网络资费的价 格也让普通老百姓难以消费。当时的入网费 高达6000元，而每分钟通话的资费也有0.5 元。 不过由于模拟通信系统有着很多缺陷， 经常出现串号、盗号等现象，给运营商和用 户带来了不少烦恼。于是在1999年A网和B网 被正式关闭。
百度文库
• 全双工技术：同时、同频进行双向通信技术。现在由于技术限制，使用时分或频分方 式区分，理论上浪费一半的无线资源。 全双工存在严重自干扰，需要模拟端干扰抵消、 对已知干扰信号的数字段干扰抵消及混合技术，并附加安置在特定位置的天线进行干扰 抵消，实验中实现90%理论容量，适用于单基站、小终端数量，不支持MIMO技术。
第三代移动通信系统（3G）
国际电信联盟（ITU）发布了官方第3代 移动通信（3G）标准IMT-2000（国际移动通 信2000标准）。3G存在四种标准制式，分别 是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA， WiMAX。在3G的众多标准之中，CDMA这 个字眼曝光率最高，CDMA（码分多址)是第 三代移动通信系统的技术基础。 中国在2009年的1月7日颁发了3张3G牌 照，分别是中国移动的TD-SCDMA，中国联 通的WCDMA和中国电信的WCDMA2000。
• 内容分发网络（CDN）：为了解决互联网访问质量提出的，传统内容发布由内容提供商 的服务器完成，访问量急剧增加，服务器处于重负荷状态，拥塞问题突出，响应速度受 到影响，服务质量差。CDN通过网络中采用缓存服务器，并将这些缓存器分布到用户访 问相对集中的地区或网络，根据格局网络流量和各节点的连接、负载状况以及到到用户 的距离和响应时间等综合信息将用户请求重新导向离用户最近的服务节点上，使用户可 就近取得所需内容，提高响应速度。
第二代移动通信系统（2G）
从1G跨入2G的分水岭则是从模拟调制进 入到数字调制，相比于第1代移动通信，第二 代移动通信具备高度的保密性，系统的容量也 在增加，同时能够提高多种业务服务。从这一 代开始手机也可以上网了。第一款支持WAP 的GSM手机是诺基亚7110，它的出现标志着 手机上网时代的开始，而那个时代GSM的网 速仅有9.6KB/s。 数字网有以下优点： 1.频谱利用率高，有利于提高系统容量； 2.提供多种业务服务，提高通信系统通用性； 3.抗噪声、抗干扰、抗多径衰落能力强； 4.能实现更有效、灵活的网络管理和控制； 5.便于实现通信的安全保密； 6.可降低设备成本。
5G，第五代移动通信技术，也是4G之后的延伸，目前正在研究中。目前还没有任 何电信公司或标准订定组织（像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R）的公开规格或官方文 件有提到5G。 按照业内初步估计，包括5G在内的未来无线移动网络业务能力的提升将在3个维度 上同时进行: 1)通过引入新的无线传输技术将资源利用率在4G的基础上提高10倍以上; 2)通过引入新的体系结构(如超密集小区结构等)和更加深度的智能化能力将整 个系统的吞吐率提高25倍左右; 3)进一步挖掘新的频率资源(如高频段等),使未来无线移动通信的频率资源扩展 4倍左右.
• J.G. Andrews ,S.Buzzi ,Wan Choi ,S.V.Hanly ,A. Lozano , A.C.K. Soong ,J.C. Zhang ,”What Will 5G Be?” in Proc., IEEE Jour .on Communications, June 2014, pp. 1065 – 1082