5G移动通信系统与技术
5G通信的主要特点和所需的主要技术分析
分析Technology AnalysisI G I T C W 技术112DIGITCW2021.01伴随时代的发展变化，我国移动通信技术经历了3G 、4G 到5G 的发展转变，5G 技术是全球范围内第五代移动通信技术的研究结果，也是智能终端大范围普及的结果。
和以往的通信技术相比，5G 通信技术改变了以往单一的通信技术形式，能够借助综合性的技术来完成通信，借助先进的数字化技术完成数字化语音通信，有效提高了通信速率，也为无线宽带时代的到来奠定了技术支持。
为此，文章结合5G 技术的发展，现就该通信技术的应用特点、应用技术、应用未来展望问题进行探究。
1 5G 技术发展情况概述移动通信技术从产生、发展目前经历了四个阶段，1G 技术出现在20世纪80年代，是通过模拟传输来传递信号的，具备速度慢、质量差、不安全的特点。
2G 技术出现在20世纪90年代，这个时期技术引用了更为密集的技术形式，但是仍然无法满足社会发展需要。
3G 技术开始引入了智能信号处理技术，但是该技术的中频谱利用率比较低。
4G 技术图像传输效果理想，具备较高的下载速度。
5G 技术的出现发展符合移动通信技术和时代发展需要适应的规律。
我国5G 技术研发试验出现在2016年到2018年，在这几年，5G 技术的出现和发展经历了技术试验、技术方案验证、技术系统检验几个阶段。
从通信技术本身发展角度来看，5G 技术是未来移动通信技术的必然发展方向，也是未来新移动通信设施的重要组成，和以往的通信技术相比，5G 技术能够提升用户的用网体验，满足物联网的发展需求。
从用户需求来看，5G 技术具备更高的速率、更宽的宽带、更广泛的覆盖范围，人们只需要几秒钟就能够下载一部高清的电影， 由此充分满足了人们对虚拟视频的更高级的网络使用体验需求。
从行业发展角度来看，5G 技术的可靠性、安全性、稳定性更强，能够满足一些特殊行业的特殊应用需求，由此也会为社会经济进步发展提供创新支持。
移动通信5G关键技术
−1EB=1000PB
4
−1PB=1000TB
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
Transmitter
−
OFDM
−−
mod. (IFFT)
−
Tx Filter Bank
−Channel
Noise
传统OFDM功率谱
FBMC功率谱
Receiver
−
OFDM
− − demod. (FFT)
−
−
Rx Filter
−
Bank
用滤波器组替代CP ✓ 对载波频偏不敏感 ✓ 提高了频效和能效
关键传输技术（2）——频谱拓展技术
➢ 毫米波通信——开发高频段
商用带宽分配， 40GHz以下比较窄
40GHz以上频段分配的商用带 宽达几十GHz。
− 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）
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Mbps
✓ 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
✓ 海量设备带来的能耗增 加为绿色通信的要求带 来挑战
5G发展需求
➢ 为了实现5G发展目标，需要什么关键技术？
2G
TDMA −GSM −NSS
【经典】5G网络移动通信技术课件培训PPT
间灵活地自动调整。
more info
5G关键技术
5th-Generation
超密集异构网络
01
在未来 5G 网络中， 减小小区半径， 增加低功率
节点数量，是保证未来 5G 网络支持 1 000 倍流量
增长的核心技术之一
2018年8月2日，奥迪与爱立信宣布，计划率先将5G技术 用于汽车生产。在奥迪总部德国因戈尔施塔特，两家公司 就一系列活动达成一致，共同探讨5G作为一种面向未来的 通信技术，能够满足汽车生产高要求的潜力。
2018年6月28日，中国联通公布了5G部署：将以SA为目标 架构，前期聚焦eMBB，5G网络计划2020年正式商用。
2019年10月，5G基站入网正式获得了工信部的开闸批准。 工信部颁发了国内首个5G无线电通信设备进网许可证，标 志着5G基站设备将正式接入公用电信商用网络。
5G 商用
2019年9月10日，中国华为公司在布达佩斯举行的国际电信 联盟2019年世界电信展上发布《5G应用立场白皮书》
2019年10月31日，三大运营商公布5G商用套餐，并于 11月1日正式上线5G商用套餐。
与现有的手机一样，当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时，他们的移动设备将自动“切换”到 新蜂窝中的蜂窝 网络，最高可达10Gbit/s
优势二
低网络延迟
更快的响应时间，低于1毫秒，而 4G为30-70毫秒。
5G网络特点
5th-Generation
01
高速度
5G NETWORK
Te c h n o l o g y
5G移动通信技术
Listen to me
第五代移动通 信技术
5G移动通信技术及其发展趋势研究
5G移动通信技术及其发展趋势研究随着科技的飞速发展，移动通信技术也在不断改进和升级。
5G移动通信技术作为下一代移动通信技术，其技术革新和应用前景备受瞩目。
本文将对5G移动通信技术及其发展趋势进行研究分析。
一、5G移动通信技术简介5G移动通信技术是指第五代移动通信技术，是对当前4G技术的进一步升级，其技术指标和性能特点都将超越4G。
与4G相比，5G具有更高的数据传输速率、更低的延迟、更大的网络容量和更好的连接稳定性。
在5G网络下，用户可以更快地下载高清视频、玩游戏、进行远程医疗、智能家居等更多智能化应用。
5G技术主要包括新型射频技术、新型信道编码技术、新型调制解调技术、大规模多输入多输出技术、毫米波技术、网络切片技术等。
这些技术的应用将极大地改变我们的生活和工作方式。
二、5G发展现状目前，全球范围内5G商用已经逐步铺开。
主要通信设备厂商、运营商、政府机构等都在积极推动5G技术的研发和应用。
各国在5G技术的标准制定、频谱规划、基站建设等方面都在加大投入和力度。
在中国，三大运营商纷纷启动了5G网络商用，并积极推动5G技术的应用和落地。
目前，各地已经建设了大量的5G基站，5G网络已经覆盖了大部分城市。
中国在5G技术的研发和标准制定方面也领先于其他国家，推动了全球5G技术的发展。
在其他国家，美国、日本、韩国等国家也在积极推进5G技术的商用化进程，各大科技公司也在积极布局5G产业链，争取在全球范围内占据更多的市场份额。
三、5G技术发展趋势1. 物联网的广泛应用5G技术将极大地推动物联网技术的发展和应用。
物联网可以实现物与物之间的智能连接，使各种智能设备和传感器可以通过互联网进行数据交互和控制。
通过5G网络，物联网可以更快地传输数据，更快地响应指令，实现更高效的物联网应用。
2. 工业互联网的智能化随着5G技术的普及，工业互联网将得到进一步发展和智能化升级。
通过5G网络，工业设备和生产线可以实现更高速的数据传输，更低延迟的响应，实现更智能的生产和管理。
5G介绍及相关应用ppt课件
全方向天线 天线元素阵列 方向型的天线
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有三种经典的频谱复用方法：即时分复用（典型应用：中国移动2G）、频分复用（典型应用：中国联通 3G）和码分复用（典型应用：中国联通3G）。
可以用一个例子来说明时分复用、频分复用和码分复用的区别。在一个屋子里有许多人要彼此进行通话， 为了避免相互干扰，可以采用以下方法： 1) 讲话的人按照顺序轮流进行发言（时分复用）。 2) 讲话的人可以同时发言，但每个人说话的音调不同（频分复用）。 3) 讲话的人采用不同的语言进行交流，只有懂同一种语言的人才能够相互理解（码分复用）。
当然，这三种方法相互结合，比如不同的人可以按照顺序用不同的语言交流（即中国移动3G的TDSCDMA）。然而，这三种经典的复用方式都无法充分利用频谱资源，它们要么无法多用户同时间通讯 (TDMA)，要么无法使用全部频谱资源(FDMA)，要么需要多比特码元才能传递1比特数据(CDMA)。
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此外，室内和室外交通的分离减轻了与无线电资源分 配和发射功率消耗相关的开销。开销通过灵活的聚类， 有效的用户选择和自适应反馈压缩进一步显着降低。 有趣的是，小型蜂窝结构已经在密集的城市地区部署。 例如，在日本城市，BS间距离只有200米。因此，在 小型小区环境中应用LOS传播有望成为毫米波通信的 前景。确保LTE需要大规模的天线部署，没有任何预 定的模式。网络特定的随机部署预计将因情况而异。 随机，密集和现场特定LOS通信的示例图如图所示。 与LOS通信相关的挑战自动需要调查非视线(NLOS)传 播和所需的基本支持。
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2)穿透和LOS(可视)通信：对于有效的系统设计，迫切需要理解在不同环境中的毫米波传播。 为了理解室内和室外环境中的传播特性，就必须确定传播信号在一般结构、树叶和人类周围 的传播行为。 理解在不同环境下的毫米波的衍射，穿透，散射和反射，为5G网络部署奠定 了基础。 研究团队对信号中断调查和建筑材料反射系数比较，如彩色玻璃，透明玻璃，干墙，门，立 方体和金属电梯，他的团队发现，普通室外建筑材料对mm波具有高穿透阻力。此外，室内 环境结构，如干墙，白板，杂波和网眼玻璃也被发现显着影响衰减，多径分量和自由空间路 径损耗。 室内信道脉冲响应证实，人体对毫米波传播造成了相当大的阻碍。人们的运动产 生阴影效应，这可以通过更大的天线波束宽度和角度多样性的引入来减轻。从可用的传播结 果，我们可以得出结论，户外mm波信号大多被确定为室外，很少的信号穿透室内通过玻璃 门。室内 - 室外隔离强调了不同节点对不同覆盖位置的需要。然而，隔离的特性有助于在预 期区域中配置能量。
浅谈5G移动通信网络架构及关键技术
浅谈 5G移动通信网络架构及关键技术摘要：本文以5G移动通信系统为研究对象，重点阐述2G-5G网络架构的演进，分析5G移动通信关键技术，为通信学习者提供一定的理论借鉴。
关键词：5G；网络结构；关键技术5G作为4G技术的“升级”版，其中一个重要因素是，5G是一个更聪明的网络，而4G的网络是一个预定义的网络。
这个聪明的网络不光体现在网络架构上，还体现在采用的关键技术上。
与2G/3G/4G网络相比，5G 网络架构是一个更加灵活、智能、高效和开放的网络系统，要求5G接入网与核心网功能需要进一步增强、逻辑功能界面清晰，但是部署方式却更加灵活，甚至可以融合部署。
此外，由于引入了SDN、NFV等多种关键技术，5G可以根据你的需求，不停地变形，找到你个人最需要的业务。
本文重点从网络结构和关键技术两个角度进行5G介绍。
1.2G-5G移动通信网络结构的演进随着公用移动通信网络从1G到5G技术不断的发展、业务不断的演进，网络结构也在不断的发生变化。
对比2G-5G系统网络结构的演进过程，变化主要有5个方面：（1）整体架构名称的演变2G到5G的网络架构分成了终端、无线接入网以及核心网三个部分，但是具体的名称发生了变化。
2G网络由移动台MS、基站子系统BSS、网络子系统NSS组成；3G网络由用户设备UE、无线接入网RAN和核心网CN组成；4G网络由用户设备UE、无线接入网RAN、核心网EPC构成；5G网络由用户设备UE、无线接入网NG-RAN、核心网NGC构成。
（2）基站系统的演进2G基站系统称为基站子系统BSS，由BSC基站控制器和BTS基站收发信台组成。
在一个BSC下有多个BTS，BSC主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。
BTS主要负责无线传输功能，受BSC控制。
3G基站系统称为UTRAN，由RNC和NodeB组成。
在一个RNC下可以有多个NodeB。
RNC是交换和控制单位，实现无线资源管理和控制功能。
5G无线移动通信网络的关键技术
5G无线移动通信网络的关键技术1、高级MIMO技术MIMO是应对无线数据业务爆发式增长挑战的关键技术，目前4G仅仅支持最大8端口MIMO技术，还有较大的潜力进一步地大幅提升系统容量。
MIMO的演进主要围绕着以下几个目标：更大的波束赋形/预编码增益；更多的空间复用层数（MU/SU）及更小的层间干扰；更全面的覆盖；更小的站点间干扰。
MassiveMIMO和3DMIMO是MIMO 演进的最主要的2种候选技术。
MassiveMIMO的主要特征是天线数目的大量增加，3DMIMO将波束赋型从原来的水平维度扩展到了垂直维度，对这一维度的信道信息加以有效利用，可以有效地抑制小区间同频用户的干扰，从而提升边缘用户的性能乃至整个小区的平均吞吐量。
虽然这2种研究侧重点不一样，但在实际的场景中往往会结合使用，在3GPP中称之为全维度MIMO（FD-MIMO）。
仿真结果表明，相对于4G系统中2天线的基站系统，采用32个天线端口的FD-MIMO系统可以取得2~3.6倍的小区平均速率增益和1.5~5倍的小区边缘速率增益。
2、高级多址技术移动通信从1G发展到4G，多址方式都是正交或者准正交的方式。
多址方式也是向着提高频谱效率的方向发展。
特别是非正交多址（NOMA）方式，用户的数据在同样的时频资源上并行发送，利用串行干扰消除（SIC）技术分别将用户的数据解调出来。
除了传统的基于SIC的NOMA技术之外，还有其他的改进型的NOMA技术。
如模式划分多址技术（PDMA）、稀疏码多址技术（SCMA）等。
以PDMA 多址技术为例，其允许不同用户在功率域、空域、码域的重叠以提高频谱效率。
不同用户的区分通过用户的模式进行区分。
在不同的功率域、空域、码域利用不同的用户特征模式来识别不同的用户。
3、同时同频全双工技术同时同频全双工技术就是在相同的频谱上，近端设备或远端设备同时发射、同时接收电磁波信号，利用干扰消除技术消除来自于发送天线的干扰信号，实现同时同频全双工通信。
《5G移动通信系统及关键技术》第06章 5G支撑技术6.6
基于通用服务器，采用网络功能虚拟化的方式，为MEC应用平台层提供 底层硬件的计算、存储等物理资源。
2）MEC应用平台层
由MEC的虚拟化管理和应用平台功能组件组成。其中，MEC虚拟化管理 采用以基础设施作为服务（IaaS）的思想，为应用层提供一个灵活高效、 多个应用独立运行的平台环境。
面向各种上层应用及业务开放实时的无线及网络信息，实现对 无线网络条件及位置等上下文信息的实时感知
作用：
➢ 提供各种与情境相关的服务，使业务对网络条件的改变做出 及时响应
➢ 高效应对业务流量增加等情况，更好地优化网络和业务运营 ➢ 提高用户业务体验的同时也提升了网络资源利用率。 业务方面：边缘计算平台可以针对不同的业务需求和用户偏好 定制具体的业务应用，让业务类型多样化、个性化，丰富移动 宽带业务的用户体验。
➢ 为了解决移动终端有限的计算和存储能力以及功耗问题， 需要将高复杂度、高能耗计算任务迁移至云计算数据中心 的服务器端完成，从而降低低成本终端的能耗，延长其待 机时长。
➢ 计算任务迁移至云端的方式不仅带来了大量的数据传输， 增加了网络负荷，而且引入大量的数据传输时延，给时延 敏感的业务应用带来一定影响。
1-7
6.7.2 移动边缘计算系统平台架构
边缘计算系统（MEC）平台的基本架构，如图所示。
移动边缘计算系统 平台设计主要涉及2 个部分： ➢ 移动边缘系统层 ➢ 移动边缘服务器
层
1-8
6.7.2 移动边缘计算系统平台架构
移动边缘系统层
位置：运营商网络或子网络中 功能：运行各类移动边缘应用所需的移动边缘主机和移动边缘 管理实体的集合。 系统层包含： ➢ 运营商的运营支持系统（OSS） ➢ 移动边缘编排器（Mobile Edge Orchestrator）
5g 移动通信系统设计与标准详解
5g 移动通信系统设计与标准详解
5G移动通信系统是指第五代移动通信系统，它是一种新型的移动通信技术，具有更高的速度、更低的延迟和更大的容量。
5G移动通信系统的设计和标准是非常重要的，因为它将决定未来移动通信的发展方向。
5G移动通信系统的设计需要考虑多个方面，包括网络架构、频谱利用、安全性、能耗等。
首先，5G移动通信系统需要采用更加灵活的网络架构，以适应不同场景下的需求。
其次，5G移动通信系统需要更加高效地利用频谱资源，以提高网络的容量和速度。
此外，5G 移动通信系统还需要具备更高的安全性和更低的能耗，以保障用户的隐私和延长设备的使用寿命。
5G移动通信系统的标准也是非常重要的，因为它将决定不同厂商的设备是否能够互相兼容。
目前，5G移动通信系统的标准已经由国际电信联盟（ITU）和3GPP等组织制定。
这些标准包括了5G移动通信系统的网络架构、频谱利用、安全性、能耗等方面的规定，以确保不同厂商的设备能够互相兼容。
5G移动通信系统的设计和标准是非常重要的，它将决定未来移动通信的发展方向。
我们期待5G移动通信系统能够更加高效、安全、可靠地为人们的生活和工作带来更多的便利。
5G移动通信的关键技术及发展趋势分析
5G移动通信的关键技术及发展趋势分析1. 引言1.1 1. 5G移动通信的定义5G移动通信是指第五代移动通信技术，是一种新一代的移动通信技术标准，旨在提供比当前4G技术更快的数据传输速度、更低的延迟和更大的网络容量。
与4G相比，5G具有更高的数据传输速率和更低的网络延迟，使得用户可以更快地下载和上传数据，实现更加流畅的在线体验。
5G移动通信的出现将极大推动物联网、智能交通、智慧城市等领域的发展，为人们的生活和工作带来革命性的变化。
通过更快的数据传输速度和更可靠的网络连接，5G技术可以实现更高效的数据传输和更快速的信息交流，从而提高人们的工作效率和生活品质。
5G移动通信技术将成为未来通信领域的重要推动力量，引领着数字化社会的发展。
其快速的数据传输速率和低延迟特性将为广大用户提供更好的网络体验，推动各行各业的创新和发展。
5G移动通信的定义可以说是开启了一个全新的数字化时代，将为人类社会带来更广阔的发展空间。
1.22. 5G移动通信的重要性5G移动通信的重要性在当今社会日益增长。
随着人们对高速、稳定的网络连接的需求不断增加，5G技术的出现成为了不可或缺的一部分。
5G移动通信不仅可以提供比4G更快的数据传输速度，更能支持更多设备同时连接网络，实现物联网、智能城市等领域的快速发展。
在未来的社会生活中，5G移动通信将扮演着至关重要的角色，影响着人们的日常生活、工作、教育等各个方面。
对于各个国家和地区来说，积极推进5G移动通信技术的发展成为了当务之急。
只有不断创新、拓展5G技术的应用范围，才能更好地满足人们对网络连接的需求，推动数字化、智能化的发展进程。
5G移动通信的重要性日益凸显，将成为未来各个行业的发展基石。
2. 正文2.1 1. 5G移动通信的关键技术5G移动通信的关键技术包括多个方面的技术创新和突破。
以下几个关键技术是5G移动通信的核心：1. 大规模MIMO技术：大规模MIMO是5G移动通信的关键技术之一，通过利用大量的天线和智能信号处理算法，可以实现更高的信道容量和更好的覆盖范围。
我国5G移动通信的关键技术与发展趋势
我国5G移动通信的关键技术与发展趋势【摘要】本文主要介绍了我国5G移动通信的关键技术与发展趋势。
在引言中，概述了我国5G移动通信的重要性和发展现状。
在首先介绍了5G 移动通信技术的关键特征，包括超高速率、超大容量、超低时延和大连接性。
然后分析了我国5G移动通信的发展现状，指出我国在5G技术研发和应用方面取得了长足进步。
接着详细讨论了我国5G移动通信的关键技术，包括毫米波通信、多址技术和大规模天线系统等。
分析了我国5G移动通信的发展趋势，强调了在智能化、网络虚拟化和跨界融合等方面的重点发展方向。
探讨了我国5G移动通信面临的挑战与机遇，提出了应对策略。
结论部分展望了我国5G移动通信的未来前景，指出我国在5G领域将迎来更加广阔的发展空间。
【关键词】关键词：5G移动通信、我国、技术、发展、现状、特征、关键、趋势、挑战、机遇、前景。
1. 引言1.1 我国5G移动通信的概述5G移动通信作为新一代移动通信技术，是指第五代移动通信技术，是在4G基础上进一步发展而来。
5G通信技术被认为是一个颠覆性的技术革新，将极大地改变人们的生活和工作方式，推动数字经济的发展。
我国作为全球最大的移动通信市场，5G技术的发展备受瞩目。
随着我国移动通信用户的逐渐增加和对高速网络的需求不断增加，5G移动通信技术的发展势在必行。
我国政府高度重视5G技术的发展，积极推动5G产业的发展和应用。
随着技术的不断进步和创新，5G移动通信技术将实现更高的数据传输速度，更低的延迟，更大的网络容量，更广泛的连接性，以及更好的网络安全性。
这将为人们带来更加便捷的通信体验和更多的应用场景。
我国5G移动通信技术的发展前景非常广阔，将为我国经济社会发展带来新的机遇和挑战。
我国将在5G技术的研发和应用上继续加大投入，推动5G技术的普及和商业化，助力我国成为全球5G技术领域的领先者。
2. 正文2.1 5G移动通信技术的关键特征5G移动通信技术的关键特征包括：更快的传输速度、更高的网络容量、更低的延迟、更好的网络覆盖和更多连接设备的能力。
专题课件5G移动通信技术PPT课件
自组织网络
传统移动通信网络中， 主要依靠人工方式
完成网络部署及运维，既耗费大量人力资源
又增加运行成本，而且网络优化也不理想。
在未来 5G 网络中，将面临网络的部署、
运营及维护的挑战， 这主要是由于网络存
PPT的内容输入完成之后，在“动画 ”菜单 栏中， 可以根 据需要 对不同 的内容 设置动 画效果F HX+LHJ。
5G通信技术应用领域
PPT的内容输入完成之后，在“动画 ”菜单 栏中， 可以根 据需要 对不同 的内容 设置动 画效果F HX+LHJ。
PPT的内容输入完成之后，在“动画 ”菜单 栏中， 可以根 据需要 对不同 的内容 设置动 画效果F HX+LHJ。
5G简介
第五代移动通信技术（英语：5th generation
低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-
15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部 PPT的内容输入完成之后，在“动画”菜单栏中，可以根据需要对不同的内容设置动画效果FHX+LHJ。
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的核心技术之一 。因此， 超密集异构网络 成为未来 5G 网络提高数据流量的关键技 术。
PPT的内容输入完成之后，在“动画 ”菜单 栏中， 可以根 据需要 对不同 的内容 设置动 画效果F HX+LHJ。
第五代移动通信(5G)简介
第五代移动通信(5G)简介
第五代移动通信(5G)简介
什么是5G？
第五代移动通信，简称5G，是当前最新一代的移动通信技术标准。
它是继2G、3G和4G之后的下一代无线通信技术。
5G的特点
5G具有以下几个主要特点：
高速：5G将提供更高的数据传输速率，能够实现更快的和速度，大大缩短数据传输时间。
低延迟：5G网络将降低延迟，使得用户在进行实时交互时能够
获得更快的反馈速度，从而提升用户体验。
大规模连接：5G网络将支持更多设备的连接，实现物联网的应用，为智能家居、智能城市等领域提供更广泛的应用场景。
高密度通信：5G网络将支持更多终端设备之间的通信，并提供
更好的网络容量，能够更好地适应高密度的场景需求。
能耗低：5G网络在能源消耗方面更加高效，能够减少方式终端
和网络设备的能耗。
5G的应用领域
5G技术将广泛应用于以下领域：
智能交通： 5G技术将带来更智能、更高效的交通管理系统，实现实时监控、智能导航、自动驾驶等功能。
医疗保健： 5G技术将推动远程医疗、智能医疗设备等医疗保健领域的发展，提升医疗服务的质量与效率。
工业自动化： 5G技术将实现更高效、更精准的工业自动化生产，推动工业制造向智能化方向发展。
虚拟现实与增强现实： 5G网络提供的高速和低延迟将加速虚拟现实和增强现实技术的发展，为游戏、教育、娱乐等领域带来更丰富的体验。
5G技术具有高速连接、低延迟、大规模连接、高密度通信和能耗低等特点，将广泛应用于智能交通、医疗保健、工业自动化和虚拟现实领域。
它将引领无线通信技术的发展，为人们提供更快速、更便捷、更智能的通信服务。
《5G移动通信系统及关键技术》第05章 5G的频谱5.4-5.5
频谱资源的使用主要存在的两个矛盾：
一是可用频谱资源稀缺，而已用频谱资源利用率低；
二是频谱划分固定，而频谱需求动态变化。
问题根源：频谱管理方式确定的频谱划分无法及时地根据需
求做出及时调整。
解决方法：采用动态的频谱管理方式进行动态频谱共享，可
显著提升频谱资源的使用效率。
1-17
5.4.4 动态频谱共享技术
第五章 5G的频谱
内容提要
5.1 无线频谱 中低频频谱
5.4 频谱共享
5.5 高频频谱
5.6 白频谱的利用
5.7 全频谱接入
5.8 认知无线电
1-2
频谱共享
频谱目前主要由国家统一管理和授权使用。
当前无线频谱利用中最突出的问题是整体频谱利用效率低。
频谱分配方式——独占授权方式，即无线电管理部门通过行
TV白频谱
免执照模式
用户等级
最高
次要
次要
无
已有主用户
无
有
有
无
牌照发放
需要
需要
不需要
不需要
牌照区域有效性
全国
全国或分区域
无
无
频谱使用方式
独占
共享
机会接入
机会接入
功率
高功率
高功率/低功率
低功率
低功率
QoS
有效保证
有效保证
不保证
不保证
感知
不需要
可选
可选
不需要
数据库
不需要
需要
需要
不需要
1-6
5.4.1 频谱共享的内涵
或应用共享使用。
实现简单，授权用户在获得授权前即通过与原频谱所有者及
5G移动通信系统-关键技术
/view/9f2ae6f1fab069 dc5022014a.html
中文： /link?url=PcQw4nO dK969lUbfNp2GK2rM29HWfPCPITCdbhOoA9kaKbl8 HTGZmvMLc5gb2WxJZUynHbzOCzTOs2leTam4KEYJ8dcidLUAH5lmltzGm
/link?url=JxRuidPQlh tRrtHZ038eHAkuGAIHUbh7hqqBbNTIiFzF_tFPP 7ieH-J5xMcY8F34Do7jdbkbqham53O0jbyKo0P7GnOo49_N aIdUkxf7im
2.（1）试推导MIMO系统容量
（2）简述MIMO在LTE中的应用
3.（1）简述OFDM的概念及优缺点
（2）如何克服OFDM高峰均比的问题？
（3）若在LTE中基于OFDM传输 实现？
，如何
4.推导协作通信系统容量，仿真验证协作与直传 模式相比的性能提升。
中文： /link?url=PcQw4nO dK969lUbfNp2GK2rM29HWfPCPITCdbhOoA9kaKbl8 HTGZmvMLc5gb2WxJZUynHbzOCzTOs2leTam4KEYJ8dcidLUAH5lmltzGm
柴蓉 通信与信息工程学院
5G移动通信系统关键技术
多天线技术 高频段传输电技术 全双工技术 终端直通（Device to Device, D2D) 技术 超密集网络架构
5G移动通信系统与技术
空口10ms
350Km/h
1倍
10 Mbps
(urban/suburban)
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”
传统静态频谱分配策略行政指派或拍卖方式，静态使用。面临的挑战挑战1：频谱利用存在不均衡问题挑战2：存在时-频-空多维频谱空洞挑战3：频谱利用效率较低
现有频谱分配殆尽
动态频谱分配策略
打破传统静态频谱分配方法的局限，结合时-频-空多维频谱的动态分配，促进频谱资源利用能够智能化，以使其使用更高效灵活，从而提高频谱利用效率。
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
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。
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0.1ms 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。
5G移动通信标准中文版深入浅出 5G移动通信标准和架构
5G移动通信标准中文版深入浅出：5G移动通信标准和架构一、5G移动通信标准概述5G移动通信标准是当前全球通信领域的研究热点，它代表着移动通信技术的未来发展方向。
与前几代移动通信技术相比，5G最大的优势在于高速、低延迟、大容量等特点，这使得5G技术在许多领域都有着广泛的应用前景。
二、5G移动通信标准架构5G移动通信标准的架构主要包括以下几个方面：1、网络架构：5G网络架构采用扁平化、简洁化的设计理念，将网络功能模块进行整合和优化，使得网络更加灵活和可扩展。
同时，5G网络架构也支持云计算、大数据等新兴技术的集成应用。
2、空口技术：5G空口技术采用了高频段、大规模天线输入输出（MIMO）、非正交多址（NOMA）等先进技术，使得系统容量和传输速率得到了极大的提升。
3、频谱分配：5G采用了多种频谱类型，包括低频段、中频段和高频段，以满足不同场景下的业务需求。
4、终端形态：5G终端形态多样化，包括智能手机、可穿戴设备、物联网设备等多种类型，以满足不同用户的需求。
5、安全机制：5G在安全机制上进行了全面的升级，采用了端到端加密、认证授权等安全技术，保障用户的信息安全和隐私权益。
三、5G移动通信标准的应用前景5G移动通信标准的应用前景广泛，主要包括以下几个方面：1、智能家居：5G技术可以使得智能家居更加智能化和便捷化，例如智能音箱、智能电视等设备可以更加高效地互联互通。
2、智慧城市：5G技术可以为智慧城市提供高效、安全的通信支持，促进城市各个领域的智能化发展。
3、工业互联网：5G技术可以推动工业互联网的发展，实现工厂自动化、智能制造等目标。
4、医疗健康：5G技术可以为医疗健康领域提供远程医疗、实时监控等服务，提高医疗效率和诊断质量。
5、无人驾驶：5G技术可以为无人驾驶提供低延迟、高可靠性的通信支持，保障车辆的安全行驶。
6、VR/AR：5G技术可以使得VR/AR更加流畅和真实，为用户提供更好的沉浸式体验。
7、物联网：5G技术可以推动物联网的发展，实现各种设备的互联互通和智能化管理。
《5G移动通信系统及关键技术》第03章 5G无线技术3.2-3.3
3.2.1 灵活双工技术
载波聚合（Carrier Aggregation，CA）——将多个不同频率（或者相同） 的载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的 频谱碎片聚合到一起，从而达到提高带宽的效果 载波聚合、非载波聚合都可以采用灵活双工技术。 载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用于 下行传输，并将该频带配置成辅载波辅小区； 非载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用 于下行传输，并将该频带和上行频带配置成配对的频带。
1-17
3.2.2 同频同时双工
双工干扰分两类：
➢ 发射天线到接收天线的直达波 ➢ 经过多物体反射的多径到达波
全双工技术包括两方面：
➢ 全双工系统的自干扰抑制技术 ➢ 组网技术
双工干扰消除越多，系统频谱效率增益越大， 双工干扰被完全消除，则系统容量提升1倍。
1-18
3.2.2 同频同时双工
3、同时同频全双工中的干扰消除技术
简单，用户间干扰较小，但是受传输中信道衰落的影响比较 大。 – 间隔扩展子载波（Comb Spread Subcarriers），其特点是 通过频域扩展，增加频率分集，从而减少了信道衰落的影响。
多载波技术
(a) 分组子载波方式 (b) 间隔扩展thogonal Frequency Division Multiplexing）技 术是主流无线通信所采用的信号形式
Duplex，CCFD ——通信双方能够使用相同的时间、相同的频 率，同时发射和接收无线信号，从而将频谱效 率翻倍。 同频同时全双工的关键在于干扰的有效消除。
1-16
3.2.2 同频同时双工
2、同频同时全双工节点
节点基带信号经射频调制，从发射天线发出，而接收天线正在 接收来自期望信源的通信信号。
5G移动通信发展趋势与若干关键技术
5G移动通信发展趋势与若干关键技术摘要：计算机技术的大范围应用，导致社会各界的移动通信网络需求逐渐增长。
尤其是在大数据时代快速发展的情况下，这种需求也会呈爆发式的增长。
若要有效地满足这种需求，还需要相关领域对移动通信技术进行深入的研究与应用。
关键词：5G移动通信;关键技术；发展趋势前言网络信息技术的不断发展推动移动通信技术的深入和广泛应用。
尽管4G技术是当今移动通信应用的主导，可是5G移动通信技术业已取得了重大进展，我们迎来了5G时代。
5G移动通信技术比4G移动通信技术具备更广的网络覆盖面和更快的信息传输速率。
为了有效地体现5G移动通信技术的应用价值，务必持续拓展创新，密切联系社会发展的步伐，不断增强智能化技术能力，注重应用无线网络技术、无线传输技术、智能化技术等一些5G的重要技术，有效地体现移动网络的应用优势，以拓展通信事业发展的广阔天地。
15G移动通信技术的发展优势5G移动通信技术即第五代移动通信系统，5G技术跟其它无线技术的统一可以建设一个先进、一流的无线通信平台。
当今，人们的生活生产都紧密联系无线通信，为了推动5G移动通信技术的进一步发展，应立足于固有基础逐步体现其发展优势：一是应用效率显著和应用水平持续提升。
基于高效应用高频段频谱资源的影响下，无线宽带、有线宽带、光载无线组网等技术综合渗透，因此，无线电波的穿透性显著加强，推动其大大提高工作效率。
二是信号传输质量和安全性提升。
相较于4G技术，5G技术具备尤为稳定的信号传输质量和安全性，其中5G技术显著提高了应用效能，随着5G技术的不断开发，其不但可以保留固有技术的优势，而且可以优化常规的点对点式通信传输技术，从而很好地实现用户的传输需求，实施多变、多点、多面的传输形式，进而实现移动通信系统综合性能的强化。
三是加强用户体验。
当前应用5G移动通信技术可以很好地完善传统移动通信技术传输速率慢、收费标准高、网络稳定性差的不足。
其具备尤为稳定的网络和非常快的传输速度，以及收费标准会降低，从而可以让消费者提高满意度。
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容量：0.x Gbps
连接：8亿连接量
时延：60ms
2010
R13
5G
容量：x Gbps
连接：300亿连接量
时延：10ms
2014
2016
容量：10 Gbps
连接：1000亿连接量
时延：1ms
2018
• 更强型LTE-A
R12
• 增强型small cell、更强载波聚合、MTC、LTE与WIFI
• 满足不断增长的流量需求
度
指标
名称
流量密度
4G参考值
0.1 Tbps/
Km2
10万/km2
5G取值
10 Tbps/
Km2
100万/Km2
ITU
定
义
的
三
大
应
用
场
景
时延
移动性
能效
用户体验速率
频谱效率
峰值
速率
10 Mbps
(urban/suburba
n)
1倍
1Gbps
0.1-1Gbps
3倍提升
（某些场景
5倍）
20Gbps
空口10ms
4.5G
5G
移动通信技术演进：路标
4.5G、5G的设计目标：提供更高容量、更多连接、更短时延。
4G
4.5G
5G
容量
xMbps
xGbps
10Gbps
连接
8亿连接
300亿连接
1000亿连接
时延
60ms
10ms
1ms
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。
3GPP标准版本
--当前各国正在积极推进5G技术研究
1980s
语音
有
1990s
短信
好
2000s
社交应用
强
2010
在线、互动、游戏
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
5G主要无线技术特征
移动通信技术演进：愿景
定义
4.5G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。
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
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。
无所不在的服务
融合
创新
演进
• 新的频谱使用
• 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
10Gbps
IMT-2020技术愿景
1Gbps
100Mbps
峰值速率
500M~1Gbps
Mobile WiMAX
802.16e
Mobile WiMAX
802.16m
峰值速率
75Mbps
峰值速率
500M~1Gbps
• 峰值速率：1.8/3.1Mbps
WiMAX阵营
概念抢占 Pre5G/4.5G/TDD+
R10
R11
R12
4G
移
动
宽
带
2012
R14
R15
4.5G
5G移动通信
4.
5G系统新型网络架构
6.
5G系统特色业务应用
系统与技术
5. 5G系统重要网络技术
课程介绍
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
4
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
每焦耳能量所能传输的比特数
成本效率（bit/Y）
每单位成本所能传输的比特数
5G系统相比4G系统在频谱效率、能源效率和成本效率方面需要得
到显著提升：
✓频谱效率需提高5～15倍
✓能源效率有百倍以上提升
✓成本效率有百倍以上提升
26
能效提升技术
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
➢通过LTE-M提供小带宽满足物联网300亿+接入用户数
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
32。4G只有水平维度
的波束赋形，最大8流
水平方
向波束
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，获得更高吞吐量。
功率
8T8R以上MIMO
OFDMA
中心
用户
8载波以上载波聚合
……
R13
R14
• Massive CA、增强MTC、室内定位、增强型MIMO
• 面向未来
R16
2020
移
动
互
联
网
移动通信技术演进进行时：4.5G
4.5G低成本，安装简单，一条网线解决
1
2
商业区
LTE-HI
室分
系统
4.5G 适合于室内和热点的多场景覆盖
校园
3D MIMO
Vs.
eICIC
SW7x写字楼1）室分系统工程施工牵头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
提前布局5G 产业
MPR-FullDuplex
全双工
mmWave
（毫米波传输系统）
MPR-FullDuplex
50Gbps Basest ion
Virtualized Radio
100Gbps Wireless
Massive MIMO、全双工
......
2012
2014
2016
4.5G 商用
2018
2020
5G 商用
5G的主要驱动力
5G的技术发展路线
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
• 新的空口传输技术
• 新的网络架构
• 更灵活的网络连接
• LTE-HI/小小区持续增强
• 支持更多的应用场景
• 先进天线技术
• 更智能化的的网络管理和无线资源管理
持续推动5G标准
2015
5G预研
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
350Km/h
1倍
空口1ms
500
Km/h
100倍提升
（网络侧）
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
5G的运营挑战
25
5G的效率挑战
名称
定义
频谱效率（bps/Hz/cellbps/Hz/Km2）
每小区或单位面积内，单位频谱资源提供的吞吐量
能源效率（bit/J）
课程总结
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
28
1. 5G系统标准发展概述
2. 5G系统核心能力指标
-- 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
2020
虚拟现实、
“零”时延感知
悦
移动通信技术演进完成时：4G
2G
3G
TDMA
3.9G
OFDMA
CDMA
WCDMA
GPRS/EDGE
HSPA
• 峰值速率
5.76/14.4Mbps
• 峰值速率(UL:DL)
0.47/0.47Mbps
Massive CA
功率
SOMA
中心用户
边缘
用户
边缘用户
4T4RMIMO
Massive MIMO
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。
物联网技术：LTE-M
➢ LTE-M是为满足运营商开拓物联网需要提出新的一种蜂窝网络技术，
量；
➢采用0.1ms 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。
人与人互联
•高清视频、简单物联网、车联网