5G通信专业技术ppt课件

海量设备带来的 能耗增加为绿色 通信的要求带来 挑战
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提纲
5G发展需求与挑战 5G关键技术
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关键传输技术——总览
增加覆盖
增加信道
增加带宽 增加SINR
覆盖增强技术 频效提升技术 频谱拓展技术 能效提升技术
超密异构组 大规模天线、 认知无线电、 绿色通信
网
FBMC、空间 毫米波、可见 干扰管理
year
Cloud Resource
70% 35%
2013 2018 year
50Bn 12.5Bn
2010 2020 year
用户数、连接设备数、数据量均持续呈指数式增 长。
VNI Global Mobile Data Traffic Forecast 2013-2018, Cisco, 2014 The Mobile Economy, GSMA, 2014 Internet of Things, Cisco, 2013 IMT-2020 Summit, Samsung, 2014
1EB=1000PB
1PB=1000TB
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5G发展需求
新型移动业务层出不穷
Desktop-like experience on the go
Lifelike media everywhere
An intelligent web of connected things
Real-time remote control of machines
D2D、多M2址M技术、调用制户调度、资源光分配、用户/网络协作
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关键技术（1）——认知无线电
认知无线电——提高已分配频谱的利用效率
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、成 都和深圳等城市部分无线电频谱占用统计数 字。
6GHz 2G/3G/4G re-farming
0
3GHz
6GHz
Potential bands above 6GHz for 2020’s
>60GHz
Global interest bands for WRC-15
<1 GHz [MHz] 410-430, 470-694/698, 694/698790
(>6GHz)频谱分配原则 ① 优先保障移动通信的频谱
资源 ② 连续500MHz带宽可用 ③ 能与其他系统共存
13Leabharlann Baidu
关键技术（2）——频谱拓展技术
毫米波通信——开发高频段
毫米波的波长从10毫米至1毫米、频率从30吉赫（GHz）至300吉赫（GHz） 的电磁波称为毫米波。
传播特性： 1)是一种典型的视距传输方式 2)具有“大气窗口”和“衰减峰”
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5G发展需求
中国IMT-2020(5G)推进组关键技术指标要求
5G vs 4G 规模和场景 十倍用户数密度增长 百倍数据流量密度增长 两倍移动速率增加
数据率 千倍单位面积容量增长 百倍用户体验速率增长 几十倍峰值传输速率增长
时延 十倍端到端延时降低
能耗和成本 百倍能效增加 十倍谱效增加
云操作、虚拟现实、增强现实、智能设备、智 能交通、远程医疗、远程控制等各种应用对移动 通信要求日益增加
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5G发展需求
用户体验要求不断提升
千亿设备连接 （无处不在） 海量数据传输 （大数据） 所触即所得的用户体验 （高QoE）
任何时间(Anytime)、任何地点(Anywhere)的一致用户体验
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Cognitive Radio
CR是一个智能无线通信系统。它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习， 通过实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等)，使其内部状态适应 接收到的无线信号的统计性变化，以达到以下目的：任何时间任何地点的高度可靠通信； 对频谱资源的有效利用。
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(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Joseph Mitolo博士的奠基性 工作，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该 空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。CR的学习能力是使它从概念走向实际 应用的真正原因。有了足够的人工智能，它就可能通过吸取过去的经验来对实际的 情况进行实时响应，过去的经验包括对死区、干扰和使用模式等的了解。这样，CR 有可能赋予无线电设备根据频带可用性、位置和过去的经验来自主确定采用哪个频 带的功能。
1-2 GHz [MHz]
1300-1400, 1427-1525/1527, 1695-1700/1710
2-3 GHz [MHz]
2025-2100, 2200-2290, 27003100
3-5 GHz [MHz]
3300-3400, 3400-4200, 44005000
5-6 GHz 5150-5925, 5850-6245
百倍成本效率增加
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多频段、多 接入模式、 小的覆盖半 径给网络技 术带来挑战
5G发展需求
有限的频谱资源一直以来 制约着无线通信系统性能 提升
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
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移动通信关键技术
1
提纲
5G发展需求与挑战 5G关键技术
2
5G发展需求
移动互联网和物联网是未来移动通信发展的两大驱动力
3
5G发展需求
移动通信将持续快速发展
Connections Bytes/Month
Percent Devices
10.2Bn 7.8Bn 2013 2018
year
1.5EB 15.9EB 2013 2018
认知无线电技术最大的特点就是能够动态的选择无线信道。在不产生干扰的 前提下，手机通过不断感知频率，选择并使用可用的无线频谱
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关键技术（2）——频谱拓展技术
增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法
6GHz以下频谱资源稀缺
6GHz以上频谱资源丰富
WRC-15 AI 1.2 candidate bands below