完整版移动通信5G关键技术分析完整版

?6GHz以上频谱资源丰富
WRCnds below 6GHz 2G/3G/4G re-farming
0
3GHz
Global interest bands for WRC-15
<1 GHz [MHz] 410-430, 470-694/698, 694/698-790
2G
TDMA ?GSM ?NSS
3G
CDMA ?TD-SCDMA ?WCDMA ?CDMA-2000 ?GPRS Core Network
4G
OFDM、MIMO ?LTE-A ?WiMAX ?SAE
5G
？
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。
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?挑战
? 路径损耗大，不适合远程通信 ? 受空气和雨水等影响较大 ? 绕射能力差， NLOS受限 ? 如何实现随机接入 ? 硬件实现复杂度高（例如高速 A/D和D/A
? 毫米波通信——开发高频段
高频段带宽资源尚待开发 60GHz频段 毫米波 (mmWave, 30~300 GHz, 1~10 mm, 广义毫米波包含20~30 GHz)
卫星
军事
10~400 GHz 频段大气衰减
?优势
? 可用频带宽，可提供几十 GHz带宽 ? 波束集中，提高能效 ? 方向性好，受干扰影响小
1-2 GHz [MHz] 2-3 GHz [MHz]
1300-1400, 1427-1525/1527, 16951700/1710
2025-2100, 2200-2290, 2700-3100
3-5 GHz [MHz] 3300-3400, 3400-4200, 4400-5000
5-6 GHz [MHz] 5150-5925, 5850-6245
?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）
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5G发展需求
? 4G移动通信技术无法满足未来的业务和用户体验需求
任何时间 (Anytime) 、任 何地点(Anywhere) 的一 致用户体验 ?用户密集度高的区域 ?高速移动场景 ?极低时延需求 ?……
移动发展需求与4G业务服务能力的对比
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TU-R WP5D/TEMP/390-E
5G发展需求
? 5G移动通信技术研究已在全球全面开展
5G IC
1.5EB
2013
15.9EB
2018 year
Cloud Resource
Percent
35%
70%
2013
2018
year
Devices 12.5Bn
50Bn
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
6GHz
Potential bands above 6GHz for 2020's
>60GHz
(>6GHz)频谱分配原则
① 优先保障移动通信的频谱资源
② 技术上可以实现
③ 连续500MHz带宽可用
④ 能与其他系统共存 ?16/59
WRC-15 AI 1.2
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关键传输技术（2）——频谱拓展技术
? 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
? 新型通信技术和高 频段开发给半导体 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
? 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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5G发展需求
? 为了实现 5G发展目标，需要什么关键技术？
5G移动通信关键技术
提纲
5G发展需求与挑战 5G关键传输技术 5G新型网络架构 相关研究基础
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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
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5G发展需求
? 移动通信将持续快速发展
Connections
7.8Bn 2013
10.2Bn
2018
year
Bytes/Month
? 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
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关键传输技术（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
??14E/B5=91000PB
?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
提纲
5G发展需求与挑战 5G关键传输技术 5G新型网络架构 相关研究基础
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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
超密异构组网 D2D、M2M
大规模天线、FBMC 认知无线电、
、空间调制
毫米波、可见光
绿色通信 干扰管理
多址技术、用户调度、资源分配、用户/网络协作
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关键传输技术（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。
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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
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5G发展需求
5G关键性能指标与已有标准的对比
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5G发展需求
? 多频段、多接入模 式、小的覆盖半径 给网络技术带来挑 战
? 有限的频谱资源一直以来制约着无 线通信系统性能提升