5g通信關(guān)鍵技術(shù)

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1、5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)5G關(guān)鍵技術(shù)5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)提綱5G發(fā)展需求移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力5G發(fā)展需求移動(dòng)通信將持續(xù)快速發(fā)展用戶數(shù)、連接設(shè)備數(shù)、數(shù)據(jù)量均持續(xù)呈指數(shù)式增長(zhǎng)。VNIGlobalMobileDataTrafficForecast2013-2018,Cisco,2014TheMobileEconomy,GSMA,2014InternetofThings,Cisco,2013IMT-2020Summit,Samsung,20141EB=1000PB1PB=1000TB5G發(fā)展需求新型移動(dòng)業(yè)務(wù)層出不窮云操作、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、智能設(shè)備、智能交通

2、、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程控制等各種應(yīng)用對(duì)移動(dòng)通信要求日益增加5G發(fā)展需求用戶體驗(yàn)要求不斷提升千億設(shè)備連接（無(wú)處不在）海量數(shù)據(jù)傳輸（大數(shù)據(jù)）所觸即所得的用戶體驗(yàn)（高QoE）任何時(shí)間(Anytime)、任何地點(diǎn)(Anywhere)的一致用戶體驗(yàn)5G發(fā)展需求中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)要求5Gvs4G規(guī)模和場(chǎng)景十倍用戶數(shù)密度增長(zhǎng)百倍數(shù)據(jù)流量密度增長(zhǎng)兩倍移動(dòng)速率增加數(shù)據(jù)率千倍單位面積容量增長(zhǎng)百倍用戶體驗(yàn)速率增長(zhǎng)幾十倍峰值傳輸速率增長(zhǎng)時(shí)延十倍端到端延時(shí)降低能耗和成本百倍能效增加十倍譜效增加百倍成本效率增加5G發(fā)展需求多頻段、多接入模式、小的覆蓋半徑給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)海量設(shè)備

3、帶來(lái)的能耗增加為綠色通信的要求帶來(lái)挑戰(zhàn)信道在高速移動(dòng)條件下的惡化和高頻段信道的開發(fā)為高傳輸速率技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)有限的頻譜資源一直以來(lái)制約著無(wú)線通信系統(tǒng)性能提升小區(qū)密集化以及移動(dòng)設(shè)備的增加導(dǎo)致的干擾制約網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)和傳輸速率增加5G關(guān)鍵技術(shù)5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)提綱關(guān)鍵傳輸技術(shù)——總覽頻譜拓展技術(shù)頻效提升技術(shù)能效提升技術(shù)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)多址技術(shù)、用戶調(diào)度、資源分配、用戶/網(wǎng)絡(luò)協(xié)作超密異構(gòu)組網(wǎng)D2D、M2M大規(guī)模天線、FBMC、空間調(diào)制認(rèn)知無(wú)線電、毫米波、可見光綠色通信干擾管理增加覆蓋增加信道增加帶寬增加SINR關(guān)鍵技術(shù)（1）——認(rèn)知無(wú)線電2014年7月，國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心和全球移動(dòng)通信系

4、統(tǒng)協(xié)會(huì)發(fā)布《450MHz-5GHz關(guān)注頻段頻譜資源評(píng)估報(bào)告》，給出了北京、成都和深圳等城市部分無(wú)線電頻譜占用統(tǒng)計(jì)數(shù)字。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，5GHz以下所關(guān)注頻段大部分的使用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10%，說(shuō)明5GHz以下頻段使用效率有大量的提升空間。為了提高頻譜利用率，未來(lái)5G需要采用認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)認(rèn)知無(wú)線電——提高已分配頻譜的利用效率認(rèn)知無(wú)線電(CognitiveRadio,CR)的概念起源于1999年JosephMitolo博士的奠基性工作，其核心思想是CR具有學(xué)習(xí)能力，能與周圍環(huán)境交互信息，以感知和利用在該空間的可用頻譜，并限制和降低沖突的發(fā)生。CR的學(xué)習(xí)能力是使它從概念走向?qū)嶋H應(yīng)用的真

5、正原因。有了足夠的人工智能，它就可能通過(guò)吸取過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)實(shí)際的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)包括對(duì)死區(qū)、干擾和使用模式等的了解。這樣，CR有可能賦予無(wú)線電設(shè)備根據(jù)頻帶可用性、位置和過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)自主確定采用哪個(gè)頻帶的功能。CognitiveRadioCR是一個(gè)智能無(wú)線通信系統(tǒng)。它能夠感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術(shù)從環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)時(shí)改變某些操作參數(shù)(比如傳輸功率、載波頻率和調(diào)制技術(shù)等)，使其內(nèi)部狀態(tài)適應(yīng)接收到的無(wú)線信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性變化，以達(dá)到以下目的：任何時(shí)間任何地點(diǎn)的高度可靠通信；對(duì)頻譜資源的有效利用。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)最大的特點(diǎn)就是能夠動(dòng)態(tài)的選擇無(wú)線信道。在不產(chǎn)生干擾的前提下

6、，手機(jī)通過(guò)不斷感知頻率，選擇并使用可用的無(wú)線頻譜關(guān)鍵技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)03GHz6GHz>60GHz2G/3G/4Gre-farmingWRC-15AI1.2candidatebandsbelow6GHzPotentialbandsabove6GHzfor2020’sGlobalinterestbandsforWRC-15<1GHz[MHz]410-430,470-694/698,694/698-7901-2GHz[MHz]1300-1400,1427-1525/1527,1695-1700/17102-3GHz[MHz]2025-2100,2200-2290,27

7、00-31003-5GHz[MHz]3300-3400,3400-4200,4400-50005-6GHz[MHz]5150-5925,5850-6245(>6GHz)頻譜分配原則優(yōu)先保障移動(dòng)通信的頻譜資源連續(xù)500MHz帶寬可用能與其他系統(tǒng)共存增加帶寬是增加容量和傳輸速率最直接的方法6GHz以下頻譜資源稀缺6GHz以上頻譜資源豐富關(guān)鍵技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)毫米波的波長(zhǎng)從10毫米至1毫米、頻率從30吉赫（GHz）至300吉赫（GHz）的電磁波稱為毫米波。毫米波通信——開發(fā)高頻段傳播特性：1)是一種典型的視距傳輸