1、5G系统标准发展概述 5G系统技术入门教程(一一)： 21 扫码关注公众号， 获取更多5G资料！ 21 课程介绍 移动通信技术演进规律 4G/4.5G/5G标准主要技术特征 移动通信技术愿景和路标 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，4G网络已成主流网络 -当前各国正在积极推进5G技术研究与应用 移动互联网和物联网为5G发展提供了广阔发展空间 -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
2、- 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 1980s1990s2000s2010 短信视频、社交在线、互动、游戏语音 虚拟现实、 “零”时延感知 2020 有好强爽悦 移动通信技术演进完成时：4G GPRS/EDGE 峰值速率(UL:DL) 0.47/0.47Mbps 3GPP阵营(GSM) WCDMA 峰值速率 5.76/14.4Mbps HSPA TD-SCDMA 峰值速率0.55/1.68Mbps TD-HSPA EV-DO Rel.0 峰值速率：1.8/3.1Mbps D0 Rel .A CDMA 2000 1x 3GPP2阵营(CDMA) LTE F
3、DD 峰值速率 (20MHz) 50M/150Mbps LTE TDD 峰值速率 (20MHz) 10M/110Mbps LTE-A 峰值速率 500M1Gbps Mobile WiMAX 802.16e 峰值速率 75Mbps Mobile WiMAX 802.16m 峰值速率 500M1Gbps WiMAX阵营 TDMACDMAOFDMA 2G3G3.9G4G 概念抢占 Pre5G/4.5G/TDD+ R10R11R12R13R14R15R16 4G4.5G5G 容量：0.x Gbps 连接：8亿连接量 时延：60ms 容量：x Gbps 连接：300亿连接量 时延：10ms 容量：10
4、Gbps 连接：1000亿连接量 时延：1ms 2001620182020 R12 更强型LTE-A 增强型small cell、更强载波聚合、MTC、LTE与WIFI R13 满足不断增长的流量需求 Massive CA、增强MTC、室内定位、增强型MIMO R14 面向未来 移 动 宽 带 移 动 互 联 网 移动通信技术演进进行时：4.5G 4.5G 适合于室内和热点的多场景覆盖 街道 体育场所 写字楼 商业区 CoMP 校园 居民住宅 eICIC SON 3D MIMO SW 1）室分系统工程施工 2）直流供电 3）GPS 4）Ir光纤部署 SW 1）普通传输接入
5、 2）PoE供电 室分 系统 LTE-HI Vs. 7x 4x 1x 0.5x 总成本 新建双路新建双路LTE-HI利旧单路 3x 峰值速率 40 x 峰值速率 室分系统LTE-HI LTE-HI LTE-HI 3.5GHz Co-RRM 宏基站 传输网 4.5G低成本，安装简单，一条网线解决 4.5G通过新增Co-RRM网元，协 调和平衡无线资源，实现大规模 密集组网增大容量 4.5G 大带宽，可实现高容量进行补热 1 2 3 4.5G主要无线技术特征 中心 用户 边缘 用户 OFDMA 边缘用户 SOMA 中心用户 分配1/5功率 分配4/5 功率 频率频率 功率功率 调制技术：256QA
6、M（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。 256QAM 64QAM 8载波以上载波聚合 4T4RMIMO 8T8R以上MIMO Massive MIMO 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， 采用窄带技术（带宽从4G的180kHz降低到下行15kHz、上行5kHz ） 相对4G覆盖提升200倍（功率谱密度提升36倍，最大64个TTI Bundling提升5.5倍），单小区支持110万连接数（LTE-M的RB数提 高36倍。 3D BF通
7、过水平、垂直 两维波束赋形提供最大 32。4G只有水平维度 的波束赋形，最大8流 Massive CA 3D BF 水平方 向波束 水平方 向波束 垂直方 向波束 多天线技术：Massive MIMO（ 3D BF、8T8R以上 MIMO ）、Massive CA（ 8载波以上） 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。 移动通信技术演进现在时：5G 5G主要无线技术特征 移动通信技术演进：愿景 4G4.5G 5G 人与人互联物联网万物互联 高清视频、
8、简单物联网、车联网 4k超高清视频、物联网、车联网 全息视频、虚拟现实、自动驾驶、物联 网、车联网、智能家居、穿戴式设备 4.5G定义（ 4.5G标准R12将于今年底冻结）：4.5G 是4G演进，可提供XGbps大容量、10ms低时延和 300亿连接数 基于SOMA、256QAM、Massive MIMO等关键技术 提供xGbps高容量； 基于Cloud EPC及Shorter TTI特性缩短时延到10ms； 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
9、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。 应用 场景 定义 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 世界和未来信息社会的重要基础设施和关键使能者。 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。
10、 移动通信技术演进：路标 4.5G 商用 5G 商用 4G4.5G5G 容量xMbpsxGbps10Gbps 连接8亿连接300亿连接1000亿连接 时延60ms10ms1ms 4.5G、5G的设计目标：提供更高容量、更多连接、更短时延。 当前5G标准R15已经冻结，国内的5G商用牌照也于2019年6月6正式发放。 2001620182020 Rel-10Rel-11Rel-12Rel-13Rel-14Rel-15Rel-16 3GPP标准版本 LTE-Advanced (4G)4.5G5G CA、CoMP、MIMO HetNet . SOMA 、256QAM、 Mass
11、ive CA、 Massive MIMO、LTE-M、U-LTE . SCMA、F-OFDM 、 Massive MIMO、全双 工. 5G的主要驱动力 5G的技术发展路线 新的频谱使用 新的空口传输技术 新的网络架构 更灵活的网络连接 支持更多的应用场景 融合创新 100Mbps 1Gbps 10Gbps IMT-2020技术愿景 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 LTE-HI/小小区持续增强 先进天线技术 更智能化的的网络管理和无线资源管理 演进 无所不在的服务 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。
12、 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 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。 持续推动5G标准 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 5G预研 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 2015 提前布局5G 产业 MPR-FullDuplex50Gbps Basest ion Virtualized R
13、adio 100Gbps Wireless 全双工 50Gbps基站 f-OFDM 100Gbps传输系统 MPR-FullDuplex50Gbps Basest ion Virtualized Radio 100Gbps Wireless MPR-FullDuplex50Gbps Basest ion Virtualized Radio 100Gbps Wireless SCMAmmWave （毫米波传输系统） Massive MIMO 课程总结 1、移动通信演进规律、移动通信演进规律 4G-4.5G-5G R12对应对应4.5G，R15对应对应5G 有、好、强、爽、悦有、好、强、爽、悦 2
14、、移动通信标准主要技术特征、移动通信标准主要技术特征 4.5G:3D MIMO、massive MIMO、半正交多址、半正交多址、256调制技术、物联网调制技术、物联网LTE-M 5G:massive MIMO、非正交多址、全双工、灵活双工、增强多载波等、非正交多址、全双工、灵活双工、增强多载波等 5G系统核心能力指标 5G系统技术入门教程(二二)： 课程介绍 5G八大关键能力指标 5G频率挑战、技术挑战、效率挑战和运营挑战 ITU定义的5G八大关键能力 ITU 定 义 的 三 大 应 用 场 景 指标 名称 流量密度 连接数密 度 时延移动性能效用户体验速率频谱效率 峰值 速率 4G参考值
15、0.1 Tbps/ Km2 10万/km2空口10ms350Km/h1倍 10 Mbps (urban/suburba n) 1倍1Gbps 5G取值 10 Tbps/ Km2 100万/Km2空口1ms 500 Km/h 100倍提升 （网络侧） 0.1-1Gbps 3倍提升 （某些场景 5倍） 20Gbps 5G之花在中国 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 5G的效率挑战 8 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）每焦耳能量所能传输的
16、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515倍 能源效率有百倍以上提升 成本效率有百倍以上提升 能效提升技术 跨层优化资源调度 高效利用有限资源 跨层资源联合调度 链路层 应用层 传输层 物理层 网络层 智能MAC 实时/非实时 拥塞控制 感知路由 CSI QSI 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 CHORUS: Collaborative & Harmonized Open Radio Ubiquitous System 提升用户体验， 降低能量消耗 CHO
17、RUS 课程总结 1、5G八大关键能力八大关键能力 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三大关键应用场景三大关键应用场景 海量机器通信（大连接）、增强的移动宽带（超高带宽）、超高可靠和低时延通信海量机器通信（大连接）、增强的移动宽带（超高带宽）、超高可靠和低时延通信 3、5G挑战挑战 频率挑战频率挑战 技术挑战技术挑战 运营挑战运营挑战 效率挑战效率挑战 5G系统关键无线技术 5G系统技术入门教程(三三)： 课程介绍 5G面临的挑战和应对思路 5G主要关键技术 高频信号传输
18、技术 灵活频谱共享技术 新型传输波形技术 先进编码调制技术 大规模天线技术 非正交多址接入技术 双工技术 超密集组网 物联网设计 5G发展技术需求 多频段、多接入 模式、小的覆盖 半径给网络技术 带来挑战 新型通信技术和 高频段开发给半 导体技术带来挑 战 海量设备带来的能耗增 加为绿色通信的要求带 来挑战 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 有限的频谱资源一直以来制约着 无线通信系统性能提升 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 挑战 频谱资 源 信道 功率 干扰 器件 无缝接 入 5G：颠覆性技术在哪里？ 需要技术
19、和策略突破 5G：解决三 个主要问题？ 容量不足 能耗高 提升用户体验 频谱利用 无线接入 无线传输 无线组网 业务与终端 产生颠覆性技 术的五个方向 解决思路 更多频谱10 新频段技术 异构协同10 无线网络架构革新 蜂窝WLAN 广播卫星新频段 互联网 异构协同：建立高效、开放、可扩展、可信、 智能的无线网络体制 需要技术和 体制的革新 高效协作 用户 新技术 新频谱 新体制 更高频谱效 率10 无线传输和 接入 5G无线技术路线 5G空口技术框架 5G空口关键技术演进 类型细类4G4.5G5G 容量 接入技术OFDMASOMA（半正交频分多址） GMFDM（通用多载波频 分多址） 双工方
20、式半双工半双工全双工（同时同频收发） 调制64QAM256QAM256QAM 带宽20M20M100M及其以上（高频段） CA4CC U-LTE Massive CA: 8CC及其以 上，包括T+F CA Massive CA MIMO2*2 MIMO、4*4 MIMO Massive MIMO: 8T8R及 其以上 Massive MIMO：64T64R 及其以上 时延降低时延1ms TTIShorter TTI（0.5ms）0.1ms TTI 连接数 更多连接 数 固定15kHz子载波 Narrow Band-M2M（LTE- M） D2D（LTE-D） 可变带宽子载波 架构网络架构扁平化
21、IP化网络架构Cloud EPCNFV、SDN 5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（1/3） 技术原理 当基站侧天线数远大于用户天线数时，基 站到各个用户的信道将趋于正交。 用户间干扰将趋于消失，而巨大的阵列增 益将能够有效地提升每个用户的信噪比， 从而能够在相同的时频资源共同调度更多 用户。 功能和优势 若基站配置400根天线，在20MHz带宽的 同频复用TDD系统中，每小区用MU- MIMO方式服务42个用户时，即使小区间 无协作，且接收/发送只采用简单的 MRC/MRT时，每个小区的平均容量也可 高达1800Mbps。 应用场景 城区宏覆盖、高层建筑、室内外热点、郊 区、无线回传链路
22、 技术方案 面向异构和密集组网的massive MIMO网络构架与组网方案 Massive MIMO物理层关键技术 大规模有源阵列天线技术 大规模天线与高频段的结合 5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（2/3） 4G：3GPP LTE-A标准 4G：3GPP LTE标准 5G 3G：WCDMA HSPA+标准 大规模天线：基站使用大规模天线阵列 （几十甚至上百根天线） 支持SISO，22MIMO，44MIMO。 下行峰值速率100Mb/s。 支 持 22MIMO ， 下 行 峰 值 速 率 42Mb/s 最多支持88MIMO，下行峰值速率 1Gb/s 3G：WCDMA HSPA标准 只能使
23、用SISO，下行峰值速率 7.2Mb/s MIMO技术的演进 密集站点MIMOC-RAN分布MIMO 5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（3/3） 何为大规模天线：大量天线为相对少的用户提供同传服务 系统容 量 10倍 100倍 能量效 率 发射能 量 1 系统容量和能量效率大幅度提升 上行和下行发射能量都将减少 用户间信道正交，干扰和噪声将被消除 信道的统计特性趋于稳定 优势 信道状态信息获取（导频污染问题） 信道测量与建模（不同场景信道） 发射机和接收机设计（降低复杂度） 天线单元及阵列设计（低能耗天线） 挑战 大规模天线被公认为5G关键技术之一 5G无线关键技术（2）-非正交多址接入
24、技术（1/3） 技术原理 PDMA图样分割多址接入（Pattern Division Multiple Acess）是一种基于多用户通信系 统整体优化的新型非正交多址接入技术，通 过发送端和接收端的联合设计，在发送端采 用功率/空间/编码等多种信号域的单独或者 联合非正交特征图样区分用户，在接收端采 用SIC方式实现准最优多用户检测。 主要功能和优势 对于大容量持续业务信道，使系统整体频谱 效率提升1-2倍；对于大容量随机突发业务， 缩短数据包传输时延并提升用户接入体验。 技术方案 发射端图样设计 导频设计 与MIMO结合 低复杂度检测算法 DecDec SICSIC检测检测 u u3 3 D
25、ecDec SICSIC检测检测 u u1 1 u u1 1 u u2 2 u u2 2 u u4 4 u u4 4 u u3 3 功率域功率域 空域空域 码域码域 用户用户u u1 1和和u u2 2的的 图样叠加图样叠加 用户用户u u3 3和和u u4 4 的图样叠加的图样叠加 P P1 1 P P2 2 码流码流1 1 码流码流2 2 码流码流3 3 + + - - + + - - 1,22,2ss1,42,4ss * 1,12,1ss * 1,32,3 ss 1,52,5ss1,32,3ss1,12,1ss 1,1s1,2s1,4s * 1,1s * 1,3s 1,5s1,3s 1,
26、1s * 1,2s * 2,1s * 2,3s 2,5s2,3s * 2,2s 2,1s 2,1s2,2s 1,12,1ss * 1,22,2 ss 发送端发送端 接收端接收端 应用场景 宏蜂窝及宏微蜂窝异构网络 分布式多天线或密集小区 低时延高可靠等极端场景 5G无线关键技术（2）-非正交多址接入技术（2/3） 复杂度（Complexity）容量（Capacity） 非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access: NOMA) 两个用户同时占用所 有可用带宽 弱用户先解码强干扰， 消除干扰的影响，再 解码自己的消息。 可实现最优容量，并 改善弱用户可达速率 NO
27、MA 5G无线关键技术（2）-非正交多址接入技术（3/3） F-OFDM波形技术：根据业务灵活配置 SCMA稀疏码本多址：多维调制、扩频 PDMA图样多址：功率域、空间域、码域 MUSA多用户多址：非线性SIC接收机 5G无线关键技术（3）-双工技术（1/3） 小基站根据上下行业务量灵活自适应 上下行信号对称统一消除上下行干扰 宏站管理、控制；小站业务、低功率 灵活双工全双工 自干扰抑制 空间域：天线位置、空间零陷波束、高隔离收发天线。 射频域：构建与接收自干扰信号幅相相反的对消信号。 数字域：残存线性与非线性自干扰进行重建消除。 TX RX 5G无线关键技术（3）-双工技术（2/3） 灵活双
28、工技术 基本原理 随着在线视频业务的增加，以及社交网络的推广，未来移动流量呈现出多变特性：上下行业务需求随时间、地点而变 化等，目前通信系统采用相对固定的频谱资源分配将无法满足不同小区变化的业务需求。 灵活双工能够根据上下行业务变化情况动态分配上下行资源，有效提高系统资源利用率。 应用场景 低功率节点的小基站 低功率的中继节点 5G无线关键技术（3）-双工技术（3/3） 全双工通信技术 在现有基础上，理论上信道容量提升1倍 多天线对消方案 时分双工 上下行链路同频，分时 频分双工 上下行链路分频，同时 全双工 上下行链路同频，同时 目前国外已建立试验平台，国内 开展研究较少 5G无线关键技术（
29、4）-超密集组网（1/3） 技术原理 增加单位面积内小基站的密度，通过在异构网络中 引入超大规模低功率节点实现热点增强、消除盲点、 改善网络覆盖、提高系统容量。 功能和优势 满足热点地区500-1000倍的流量增长的需求（几十 Tbps/k, 1百万连接/k ，1Gbps用户体验速率） 应用场景 密集街区、密集住宅、办公室、公寓、大型集会、 体育场、购物中心、地铁 技术方案 5G高密度小区的网络架构 干扰管理 移动性管理 连接管理 多层，多RAT融合组网 节能 SON 现代办公 大型露天集会地铁 密集商业区 5G无线关键技术（4）-超密集组网（2/3） 超密集组网关键技术 干扰抑制与管理移动性
30、管理 联合传输与反馈 5G无线关键技术（4）-超密集组网（3/3） 多系统 多分层 多小区 多载波 + 3.5GHz 2.6GHz 2.1GHz 1.9GHz 1.8GHz 室内热点密集城区 近郊&郊区 宏站 宏站 LTE-HI LTE-HI 900MHz 800MHz 农村、山区 精细化覆盖是5G的重要发展方向 5G无线关键技术（5）-低时延高可靠物联网设计（1/2） 技术原理 满足移动互联网和物联网的应用场景的扩大所带来的 对时延和可靠性的特殊要求。 主要功能和优势 端到端ms级用户面时延 真正永远在线体验: 10ms 控制面时延 可靠性高达99.999%以上 应用场景 实时云计算、增强现
31、实、在线游戏、远程医疗等 智能交通、智能电网、实时远程控制等 紧急通信 技术方案 新的网络架构 新的空口设计 高层信令过程设计 接入过程和方法设计 智能交通工业控制应急通信 RN RTT(0.1ms) PL(10-6) Unicast Relay Multicast TTI(20us) PL(10-3) D2D Discovery I am Here Data transfer D2D Communication 1. 随机接入 2. 同步，资 源分配 4. 连接建立 T10ms 3.鉴权 短帧 灵活本地网络架构 流程优化 5G无线关键技术（5）-低时延高可靠物联网设计（2/2） 端到端通信D
32、2D优势： 1.终端近距离通信，高速率低时延低功耗。 2.短距离通信可频谱资源复用。 3.无线P2P功能。 4.拓展网络覆盖范围 时频资源： 1.正交：基站控制，容量受限。 2.复用：高效利用，引入干扰。 协调： 1.网络完全控制：控制干扰，会产生大量信 令开销，无法体现D2D通信的灵活性。 2.网络辅助自主：自主D2D节省资源缩短时 延，网络辅助进行无线资源管理。 5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（1/4） 技术原理 移动通信传统工作频段十分拥挤，而大于 6GHz的高频段可用频谱资源丰富，能够有 效缓解频谱资源紧张现状，可以支持极高 速短距离通信。 主要功能和优势 高达1GHz带宽
33、的频率资源，将有效地支持 10Gbps峰值速率和1Gbps用户体验速率。 技术方案 高频段传播特性、信道测量与建模 基于高频段的传输技术方案 高频段的射频和天线关键技术 基于高频段的新载波空口设计 网络架构和组网技术 应用场景 用高频做蜂窝接入 用高频做基站与基站之间的回传 D2D的高频通信、车载通信等 覆盖盲区覆盖盲区1 1 拐角效应 LOS区域1 NLOS反射区1 F_low F_high 相互干扰 高低频融合组网 Relay组网增强 干扰协调干扰管理 高频无线资源管理 5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（2/4） 频谱拓展技术 认知无线电 提高已分配频谱的利 用率。 重点关注5G
34、hz以下频 段。 毫米波通信 优势： 足够宽的频段，波束集中， 方向性好。 缺点： 路损大，环境影响，绕射 差，高速差。 可见光传输 优势： 信号源LED灯成本低，高速 传输，干扰小，能照明。 缺点： 目前单向通信，与射频无 法切换。 5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（3/4） 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。 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，
35、未来5G需要采用 认知无线电技术 认知无线电提高已分配频谱的利用效率 5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（4/4） 1 GHz MHz410-430, 470-694/698, 694/698-790 1-2 GHz MHz1300-1400, 1427-1525/1527, 1695- 1700/1710 2-3 GHz MHz2025-2100, 2200-2290, 2700-3100 3-5 GHz MHz3300-3400, 3400-4200, 4400-5000 5-6 GHz MHz5150-5925, 5850-6245 增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法 6G
36、Hz以下频谱资源稀缺6GHz以上频谱资源丰富 5G无线关键技术（7）-灵活频谱共享技术（1/3） 技术原理 新的频谱使用方法，让多个系统共 享使用特定频谱，改变了以往固定 频谱分配的方式。 主要功能和优势 可有效拓展IMT可用频谱约1倍。 应用场景 机会式使用 授权共享 非授权共享 技术方案 网络架构、基于数据库共享、 SON 无线环境检测、动态频率分配、 RRM、干扰管理和QoS保证 经济和商业模式、无线电规则等 IMT机会式使用其它业务空闲频段 卫星卫星 TV 宏小区宏小区 微小区微小区 微小区微小区 微小区微小区 频率频率 IMT卫星卫星TV 动态使用动态使用 IMT共享授权频段 PS
37、data base 5 5G G 5 5G G5 5G G 非非5 5G G 非非5 5G G 非非5 5G G非非5 5G G 频率频率 5 5G G 非非5 5G G5 5G G 频率频率 非非5 5G G5 5G G IMT与非授权频段联合使用 (LTE-U) 宏小区宏小区 Cogitive RRUCogitive RRU 微小区微小区 微小区微小区 频率频率 宏小区宏小区微小区微小区 频率频率 宏小区宏小区微小区微小区 同频段多运营商多RAT共享 5G无线关键技术（7）-灵活频谱共享技术（2/3） 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
38、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 北邮频谱测 量结果显示 北京频谱利 用存在空洞 英国广播电 视频段频谱 利用存在不 均衡问题 美国芝加哥地 区30MHz- 3GHz频谱利 用率较低，仅 为5.2% 5G无线关键技术（7）-灵活频谱共享技术（3/3） 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。 频谱紧缺与频谱 浪费是一对矛盾， 如何提升频谱利 用效率？ 频谱 紧缺 频谱 浪费 频谱利用不均衡，存在频谱空洞
39、， 频谱利用效率低 解决方法 动态频谱 5G无线关键技术（8）-新型传输波形技术（1/2） OFDM传输波形技术 OFDM是当前Wi-Fi和LTE标准中的高速无线通信的主要传信模式 频谱利用效率高（与传统FDM相比，提高 一倍） 抗频率选择性衰落 利用FFT/IFFT模块，容易实现 优势 载波频偏导致码间串扰和用户间干扰 循环前缀（CP）降低了频效和能效 毫米波频段的实现（如超宽带宽、高频功 放等） 挑战 OFDM是未来5G的关键传输波形技术， 其性能仍有提升空间 OFDM mod. (IFFT) CP insertion Noise OFDM demod. (FFT) CP removal
40、Transmitter Receiver LTECP配 置 子载波间隔 CP长度Tcp有用符号长度Tu CP比 例 常规CP15kHz 5.21 67.7s 7.20% 4.69s6.50% 扩展CP15kHz 16.67s67.7s20% 5G无线关键技术（8）-新型传输波形技术（2/2） 新型传输波形技术滤波器组多载波 （Filterbank multicarrier：FBMC） 传统OFDM功率谱 FBMC功率谱 除了FBMC外，还有多种波形改进技术，如 time-Frequency Packing, sparse code multiple access, generalized fr
41、equency division multiplexing等 各种改进的传输波形技术为5G性能提升提 供多样选择 用滤波器组替代CP 对载波频偏不敏感 提高了频效和能效 OFDM mod. (IFFT) Tx Filter Bank 0 1 Noise OFDM demod . (FFT) Rx Filter Bank 0 1 Transmitter Receiver 5G无线关键技术（9）-先进编码与调制技术（1/3） 1G 2G 3G 4G 5G 调制方式的演进 编码方式的演进 增强的自适应 编码调制设计 编码调制技术的演进 5G无线关键技术（9）-先进编码与调制技术（2/3） 空间调制（
42、Spatial Modulation SM） Channels 2 s 1 s 1 s 1 0/1 0 1 Antenna Estimation Symbol Detection Data Bits Data Bits 空间调制系统 4发射天线QPSK空间调制星座图 以天线的物理位置来携带部分发送信息比特，将 传统二维映射扩至三维映射，提高频谱效率。 每时隙只有一根发射天线处于工作状态，避免了 信道间干扰与天线同步发射问题，且系统仅需一 条射频链路，有效地降低了成本。 5G无线关键技术（9）-先进编码与调制技术（3/3） 频率正交幅度调制（ Frequency Quadrature-ampli
43、tude Modulation:FQAM） 根据信息论，非高斯干扰可 实现更高传输速率 将频移键控（FSK）与正交幅度调制（QAM）相 结合，提高频谱效率。 用于多小区下行链路中，能够提高小区边缘用户 的通信质量。 课程总结 1、5G面对挑战解决思路面对挑战解决思路 新体制、新技术、新思路新体制、新技术、新思路 2、5G主要关键技术主要关键技术 大规模天线技术大规模天线技术 非正交多址接入技术：非正交多址接入技术：PDMA/NOMA/MUSA/SCMA/F-OFDM 双工技术双工技术:灵活双工、全双工灵活双工、全双工 超密集组网超密集组网 物联网设计物联网设计 高频信号传输技术：认知无线电、毫
44、米波、可见光通信高频信号传输技术：认知无线电、毫米波、可见光通信 灵活频谱共享技术：多个系统共享特定频谱灵活频谱共享技术：多个系统共享特定频谱 新型传输波形技术：新型传输波形技术：FBMC（滤波器组多载波）（滤波器组多载波） 先进编码调制技术：空间调制、先进编码调制技术：空间调制、FQAM调制调制 5G系统新型网络架构 5G系统技术入门教程(四四)： 课程介绍 5G网络架构构成 5G网络三大模块主要功能 5G网络架构关键技术 5G新型网络架构关键技术（1） 网络功能虚拟化NFV 硬件与软件分离 网络使用x86架构的通用设备 部署灵活快速 软件定义网络SDN 控制与转发进一步分离 快速高效自组网
45、、拓扑快速重构 感知并调度资源、网络连接可编程 接入平面 统一的多无线接入技术融合 无线资源调度与共享 控制平面 控制集中化、简单化 服务差异化、开放化 转发平面 用户面下沉分布式网关 移动边缘内容与计算 5G新型网络架构关键技术（2） 未来5G网络将向性能更优质、功能更灵活、运营更智能、网络更友好的方向 发展。 5G新型网络架构关键技术（3） 密集 异构 中心式云 后台 使无线通信回归到“最后一公里” 拉近用户与天线的距离，提高速率 增强服务覆盖面积 大量不同级小区重叠（Macro、Micro、 Pico、Femto） 不同制式的网络重叠（Cellular、Wi-Fi、 D2D、CR、M2M
46、） Remote Radio Head（RRH）与基带处理 单元分离 SDN网络实现协议接口 基带信号资源的集中化管理与调度 5G网络整体架构的共识。 5G新型网络架构关键技术（4） 接入网和核心网的逻辑功能界面清晰，但是部署方式却更加灵活， 甚至可以融合部署。 5G新型网络架构关键技术（5） 5G网络功能特性 5G新型网络架构关键技术（6） C-RAN 云架构 RRU替代物理基站 光纤互联 中心式处理 高性能 多点协作接入 实时信息处理 低成本 低建设成本 低维护成本 RRURRU Fiber RRU Cloud C-RAN 无线接入网绿色演 进白皮书 (v2.5)，2011 5G新型网络架
47、构关键技术（7） REPE 5G Device 4G Device Wi-Fi Device Cloud 资源开放协议（REP） 开放式设备接口协议 资源描述协议 资源租赁协议 设备动态租用 利用设备空闲资源 避免重复建设 前向兼容，平滑过渡 现有应用保持不变 现有设备保持不变 全网优化基础 全频段调度 负载均衡 网络设备虚拟化 5G新型网络架构关键技术（8） REPE 4G vBS Management APP RLC MAC PHY 5G vBS Management APP RLC MAC PHY Wi-Fi vBS Management APP RLC MAC PHY 5G vBS M
48、anagement APP RLC MAC PHY REPE 5G 4G Wi-Fi 5G 5G 5G 网络结构虚 拟化 云端的虚拟基站 集群构成虚拟网 络，利用SDN技 术动态优化网络 结构。 10/59 Virtual BS Pool 课程总结 1、5G网络架构网络架构 接入平面、控制平面、转发平面接入平面、控制平面、转发平面 2、5G网络主要功能网络主要功能 接入平面：多无线接入技术融合接入平面：多无线接入技术融合 控制平面：控制集中化、简单化控制平面：控制集中化、简单化 转发平面：用户面下沉分布式网关转发平面：用户面下沉分布式网关 3、5G网络架构关键技术网络架构关键技术 C-RAN:接入云接入云 资源开放协议（资源开放协议（REP）：云端的虚拟基站集群构成虚拟网络，利用）：云端的虚拟基站集群构成虚拟网络，利用SDN技术动态优化网络技术动态优化网络 结构。结构。 5G系统重要网络技术 5G系统技术入门教程(五五)： 课程介绍 5G系统重要网络技术 无线mesh与动态自组网络 无线资源调度与共享 定制化部署和服务 统一的无线接入技术融合 控制能力重构 网络能力开放 按需组网 网络边缘缓存与计算 无线mesh
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