5G-无线通信网络蜂窝结构体系和关键技术

一．引言
启动的项目和发展情况
4G网络在现有技术的数据率上已经达到理论极限，因此 不足以容纳上述挑战。研究人员已经开始研究超4G（B4G） 或5G无线技术。 中英科学的桥梁项目：是世界上第一个开始研究B4G的 项目。 欧洲和中国也开始了一些5G项目，如由欧盟支持的 METIS 2020项目，和在中国由科技部支持的国家863重点项 目：5G。 诺基亚西门子网络的无线接入技术与2010年通信水平相 比高达1000倍的通信流量。 三星证明使用毫米（mm）波技术，在2km的情况下，传 输速率超过1 GB / s。
一．引言
5G网络
5G网络将是什么样子的？现在定义为时过早。 相比于4G网络，5G网络系统容量应达到1000倍，10倍的 频谱效率、能源效率和数据速率（即，在低速移动下峰值速 率为10 GB / s和在高速移动下峰值速率为1 GB / s），以及 25倍的平均小区吞吐量。 5G网络应该能够支持一些特殊场景的通信，而4G网络不 支持。例如，高速列车的用户，高速列车可以达到350到 500km/h，而4G网络只能支持的通信场景为250km/h。
二． 一个潜在的5G无线蜂窝结构
一 种 5G 异 构 无 线 蜂 窝 结 构
二． 一个潜在的5G无线蜂窝结构
室外场景
室外场景将借助于分布式天线系统（DAS）和大规模MIMO 技术。 室外基站将配备有大型天线阵列的天线元件（或大阵列天 线）分布在小区周围，通过光纤连接到BS。分布式天线阵列 是由部署数十或数百个天线单元构成的。 室外移动用户通常配备的天线元件的数量有限，但它们可 以相互合作，形成一个虚拟的大型天线阵列，与BS的天线阵 列构建虚拟大规模MIMO链路。 大型天线阵列也将安装所有建筑物的外面与室外BSS或 BSS分布式天线单元通信，可能与线性的视线（LOS）组件 通信。
目的是连接整个世界，实现无缝和无处不在的通信。
目录
一．引言 二．一个潜在的5G无线蜂窝结构 三．有前途的5G无线关键技术 四．5G无线通信网络中未来的挑战 五．结论
二． 一个潜在的5G无线蜂窝结构
为了解决上述（频谱危机和高能耗等）挑战和满足5G系 统的要求，我们需要在蜂窝结构的设计中有一个质的变化。
一．引言
面临的挑战
频谱十分稀缺。频率范围从几百MHz到几GHz。这些频 谱现已大量被使用。
高能耗。在无线通信系统中的能量消耗的增加会间接的 导致二氧化碳排放增加。运营商基站（BSS）的能耗占总电 费的70%。
其他挑战。例如，平均频谱效率、高速率和高移动性、 无缝覆盖、不同的服务质量（QoS）要求和分散的用户体验 （不同的无线设备/接口和异构网络不兼容性等等）。
一．引言
❖ 无线移动通信显著的成就反映
OFDM-
？
技术更新快速步法。
MIMO，
空域资源
单一话音到多 利用
5G
媒体，CDMA
大区制到蜂
模拟到数字， 接入 TDMA接入
4G
容量，能 耗，业务
窝，FDMA 接入
高速高质
3G 多媒体业
1G
容量
2G
话音业务 和容量
多媒体业 务和容量 务和容量
❖ 无线移动通信系统每一次更新 换代都解决了当时最主要需求
5G 无线通信系统：前景和挑战
目录
一．引言
二．一个潜在的5G无线蜂窝结构 三．有前途的5G无线关键技术 四．5G无线通信网中未来的挑战 五．结论
1. 大规模MIMO 2. 空间调制（SM） 3. 认知无线电网络 4. 移动飞蜂窝 5. 可见光通信 6. 绿色通信
1. 优化性能指标 2. 5G无线系统的实际信
一．引言 快的让我无法呼吸!!!
谁HOLD住？
一．引言
面临的挑战
众所周知，第4代无线通信系统已经部署或即将被部署 在许多国家。然而，当今越来越多的人渴望更快的移动互联 网接入服务，与他人或获取信息的即时通信。这导致了无线 移动设备和服务爆炸式的发展。
EMO指出，从2006年以来移动宽带每年以92%的速度 增长。无线世界研究论坛的预测（WWRF）到2017年时有7 万亿无线设备服务于7亿人口；换句话说，连接网络的无线 设备将达到世界人口的1000倍。随着越来越多的无线设备接 入网络，现已有技术面临着一些挑战。
我们知道，无线用户大约80%的时间呆在室内，而只有 20%的时间呆在室外 。
传统的蜂窝结构通常使用在小区中间的室外基站与移动 用户通信，无论移动用户在室内还是室外。存在的问题：对 于室内用户与室外基站通信，信号必须通过建筑物的墙壁， 这会导致非常高的穿透损耗，大大损害了无线传输的数据速 率、频谱效率和能量效率。
一．引言
从移动通信系统数据传输速率作比较：
➢ 第一代模拟式仅提供语音服务； ➢ 第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达
32Kbps； ➢ 第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps； ➢ 而第四代移动通信系统传输速率可达到20Mbps，甚至最高可以
达到高达100Mbps 。
一种5G蜂窝结构设计的关键理念是单独的室外场景和室 内场景，这种方式避免通过建筑物的墙壁造成的穿透损耗。
二． 一个潜在的5G无线蜂窝结构
室外场景
室外场景将借助于分布式天线系统（DAS）和大规模MIMO 技术。 室外基站将配备有大型天线阵列的天线元件（或大阵列 天线）分布在小区周围，通过光纤连接到BS。分布式天线阵 列是由部署数十或数百个天线单元构成的。 室外移动用户通常配备的天线元件的数量有限，但它们 可以相互合作，形成一个虚拟的大型天线阵列，与BS的天线 阵列构建虚拟大规模MIMO链路。 大型天线阵列也将安装所有建筑物的外面与室外BSS或 BSS分布式天线单元通信，可能与线性的视线（LOS）组件 通信。
道模型 3. 降低大规模MIMO信号
处理的复杂度 4. CR网络的干扰管理
目录Fra Baidu bibliotek
一．引言 二．一个潜在的5G无线蜂窝结构 三．有前途的5G无线关键技术 四．5G无线通信网络中未来的挑战 五．结论
一．引言 移动为先 移动为王
—马克·扎克伯格
创新和有效的利用信息和通信技术（ICT）已在提高世 界经济中变得越来越重要。无线通信网络在全球ICT战略中 已是最关键的因素，是许多其他工业的支柱。它是世界上发 展最快、最具活力的行业之一。欧洲移动天文台报道称：移 动通信业在2010年有总计1740亿欧元收入。一举超过了航空 工业和制药业。