5G移动通信系统与技术PPT培训课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,标题：微软雅黑,字号：,32pt,正文,：,微软雅黑,字号：,20pt,行距：,1.5,倍,配色参考,R:253,G:184,B:18,R:0,G:191,B:255,R:130,G:194,B:31,R:153,G:62,B:151,R:237,G:27,B:35,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,5G,移动通信系统与技术,5G移动通信系统与技术,1,5G,移动通信,系统与技术,5G,系统标准发展概述,5G,系统核心能力指标,5G,系统关键无线技术,4.,5G,系统新型网络架构,5. 5G,系统重要网络技术,6. 5G,系统特色业务应用,目 录,5G移动通信系统与技术5G系统标准发展概述5G系统核心能力,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,-,当前各国正在积极推进,5G,技术研究,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,100,亿,1G,2G,3G,4G,1980s,1990s,2000s,2010,短信,社交应用,在线、互动、游戏,语音,5G,虚拟现实、,“零”时延感知,2020,有,好,强,爽,悦,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移,3,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 FDD,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,TDMA,CDMA,OFDMA,2G,3G,3.9G,4G,移动通信技术演进完成时：4GGPRS/EDGE峰值速率(UL,4,概念抢占,Pre5G/4.5G/TDD+,R10,R11,R12,R13,R14,R15,R1,6,4G,4.5G,5G,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 Gbps,连接：,1000,亿连接量,时延：,1ms,2010,2012,2014,2016,2018,2020,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,概念抢占 Pre5G/4.5G/TDD+R10R11R12R,5,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,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,40x,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,移动通信技术演进进行时：4.5G4.5G 适合于室内和热点的,6,4.5G,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：,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。,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。,4.5G主要无线技术特征中心边缘OFDMA边缘用户SOMA中,7,移动通信技术演进将来时：,5G,未来触手可及,移动通信技术演进将来时：5G未来触手可及,8,5G,主要无线技术特征,5G主要无线技术特征,9,移动通信,技术演进：愿景,4G,4.5G,5G,人与人互联,物联网,万物互联,高清视频、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,。,移动通信技术演进：愿景4G4.5G5G人与人互联物联网万物互,10,移动通信技术演进：路标,4.5G,商用,5G,商用,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,4.5G,、,5G,的设计目标：提供更高容量、更多连接、更短时延。,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。,2010,2012,2014,2016,2018,2020,Rel-10,Rel-11,Rel-12,Rel-13,Rel-14,Rel-15,Rel-16,3GPP,标准,版本,LTE-Advanced (4G),4.5G,5G,CA,、,CoMP,、,MIMO,HetNet,.,SOMA,、,256QAM,、,Massive CA,、,Massive MIMO,、,LTE-M,、,U-LTE,.,SCMA,、,F-OFDM,、,Massive MIMO,、全双工,.,移动通信技术演进：路标4.5G 商用5G 商用4G4.5G5,11,5G,的主要驱动力,5G的主要驱动力,12,5G,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。,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。,5G的技术发展路线 新的频谱使用 更灵活的网络连接融合创新1,13,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,持续推动5G标准推动成立IMT-2000，负责需求组多议题、,14,提前,布局,5G,产业,全双工,50Gbps,基站,f-OFDM,100Gbps,传输系统,SCMA,mmWave,（毫米波传输系统）,Massive MIMO,提前布局5G 产业全双工50Gbps基站f-OFDM100G,15,课程总结,16,1,、,移动通信演进规律,4G-4.5G-5G R12,对应,4.5G,，,R15,对应,5G,有、好、强、爽、悦,2,、移动通信标准主要技术特征,4.5G:3D MIMO,、,massive MIMO,、半正交多址、,256,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,课程总结161、移动通信演进规律,5G,移动通信,系统与技术,1. 5G,系统标准发展概述,2. 5G,系统核心,能力指标,3. 5G,系统关键无线技术,4.,5G,系统新型网络架构,5.,5G,系统重要网络技术,6,.,5G,系统特色业务应用,5G移动通信系统与技术1. 5G系统标准发展概述2.,课程,介绍,18,1,、,5G,八大关键能力指标,2,、,5G,频率挑战、技术挑战、效率挑战和运营挑战,课程介绍181、5G八大关键能力指标,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,0.1 Tbps/,Km2,10,万,/km2,空口,10ms,350Km/h,1,倍,10 Mbps(urban/suburban),1,倍,1Gbps,5G,取值,10 Tbps/,Km,2,100,万,/,Km,2,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,ITU定义的5G八大关键能力ITU定义的三大应用场景指标流量,19,中国,5G,之花,5G,技术发展的愿,景,:,“,信息随心至，万物触手及,”,中国5G之花5G技术发展的愿景:,20,5G,的频率挑战,5G的频率挑战,21,5G,的技术挑战,5G的技术挑战,22,23,5G,的运营挑战,5G的运营挑战,23,24,5G,的效率挑战,名称,定义,频谱效率（,bps/Hz/cellbps/Hz/Km,2,）,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,5G的效率挑战名称定义频谱效率（bps/Hz/cellbps,24,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,:,C,ollaborative,&,H,armonized,O,pen,R,adio,U,biquitous,S,ystem,提升用户体验， 降低能量消耗,CHORUS,能效提升技术跨层优化资源调度链路层应用层传输层物理层网络层,25,课程总结,26,1,、,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,课程总结261、5G八大关键能力,1. 5G,系统标准发展概述,2.,5G,系统核心,能力指标,3. 5G,系统关键无线技术,4.,5G,系统新型网络架构,5.,5G,系统重要网络技术,6,.,5G,系统特色业务应用,1. 5G系统标准发展概述2. 5G系统核心能力指标,课程,介绍,28,1,、,5G,面临的挑战和应对思路,2,、,5G,主要关键技术,大规模天线技术,非正交多址接入技术,课程介绍281、5G面临的挑战和应对思路,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,29,5G,：颠覆性技术在哪里？,需要技术和策略突破,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,5G：颠覆性技术在哪里？需要技术和策略突破5G：解决三个主要,30,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,解决思路更多频谱10异构协同10蜂窝WLAN广,31,5G,无线技术路线,5G无线技术路线,32,5G,空口技术框架,5G空口技术框架,33,5G,空口关键技术演进,类型,细类,4G,4.5G,5G,容量,接入技术,OFDMA,SOMA,（,半正交频分多址,）,GMFDM,（通用多载波频分多址）,双工方式,半双工,半双工,全双工（同时同频收发）,调制,64QAM,256QAM,256QAM,带宽,20M,20M,100M,及其以上（高频段）,CA,4CC,U-LTE,Massive CA: 8CC,及其以上，包括,T+F,CA,Massive CA,MIMO,2*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 TTI,Shorter 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,IP,化网络架构,Cloud EPC,NFV,、,SDN,5G空口关键技术演进类型细类4G4.5G5G容量接入技术OF,34,5G,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,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（1/3）技术原,35,5G,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,只能使用,SISO,，下行峰值速率,7.2Mb/s,MIMO,技术的演进,密集站点,MIMO,C-RAN,分布,MIMO,5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（2/3）4G：,36,5G,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,优势,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,挑战,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）,大规模天线被公认为,5G,关键技术之一,5G无线关键技术（1）-大规模天线技术（3/3）何为大,37,5G,无线关键技术（,2,）,-,非正交多址接入技术（,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,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（1/3）技,38,5G,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),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,5G无线关键技术（2）-非正交多址接入技术（2/3）复,39,5G,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（2）-非正交多址接入技术（3/3）F,40,课程总结,41,1,、,5G,面对挑战解决思路,新体制、新技术、新思路,2,、,5G,主要关键技术,大规模天线技术,非正交多址接入,技术：,PDMA/NOMA/MUSA/SCMA/F-OFDM,课程总结411、5G面对挑战解决思路,课程,介绍,42,1,、,5G,主要关键技术,双工技术,超,密集组网,物,联网设计,高频信号传输技术,灵活频谱共享技术,新型传输波形技术,先进编码调制技术,课程介绍421、5G主要关键技术,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（1/3）小基站根据上,43,5G,无线关键技术（,3,）,-,双工技术,（,2/3,）,灵活双工技术,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（2/3）灵活双工技术,44,5G,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（3）-双工技术（3/3）全双工通信技,45,5G,无线关键技术（,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（1/3）技术原理技,46,5G,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,移动性管理,联合传输与反馈,5G无线关键技术（4）-超密集组网（2/3）超密集组网,47,5G,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（4）-超密集组网（3/3）多系统+3,48,5G,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,紧急通信,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（1/2,49,5G,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,D2D,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（5）-低时延高可靠物联网设计（2/2,50,5G,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,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（1,51,5G,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,5Ghz,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（2,52,5G,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，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（3,53,5G,无线关键技术,（,6,）,-,高频段信号传输技术,（,4/4,）,0,3GHz,6GHz,60GHz,2G/3G/4G re-farming,WRC-15 AI 1.2 candidate bands below 6GHz,Potential bands above 6GHz for 2020s,Global interest bands for WRC-15,6GHz),频谱分配原则,优先保障移动通信的频谱资源,技术上可以实现,连续,500MHz,带宽可用,能与其他系统共存,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,6GHz,以上频谱,资源丰富,5G无线关键技术（6）-高频段信号传输技术（4,54,5G,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,IMT,共享授权频段,PS,database,IMT,与非授权频段联合使用,(LTE-U),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,55,5G,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,56,5G,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,，频谱,利用效率低,解决方法,动态频谱,5G无线关键技术（7）-灵活频谱共享技,57,5G,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,优势,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,挑战,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）,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,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,CP,15kHz,5.21 ,67.7,s,7.20%,4.69,s,6.50%,扩展,CP,15kHz,16.67,s,67.7,s,20%,5G无线关键技术（8）-新型传输波形技术（1/2）OF,58,5G,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 frequency 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,Noise,OFDM,demod.,(FFT),Rx Filter Bank,Transmitter,Receiver,5G无线关键技术（8）-新型传输波形技术（2/2）新型,59,5G,无线关键技术,（,9,）,-,先进编码与调制技术（,1/3,）,1G,2G,3G,4G,5G,模拟调制,数字调制,QPSK,16QAM,QPSK,16QAM,64QAM,？,BCH,码,卷积码,Turbo,码,？,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（1/3）1,60,5G,无线关键技术,（,9,）,-,先进编码与调制技术,（,2/3,）,空间调制（,Spatial Modulation SM,）,Channel,s2,s1,s1,s1,0/1,0,1,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（2/3）空,61,5G,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-amplitude 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。,5G无线关键技术（9）-先进编码与调制技术（3/3）频,62,课程总结,63,1,、,5,G,主要关键技术,双工技术,:,灵活双工、全双工,超密集组,网：,物联网,设计：,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,新型传输波形,技术：,FBMC,（滤波器组多载波）,先进编码调制,技术：空间调制、,FQAM,调制,课程总结631、5G主要关键技术,1. 5G,系统标准发展概述,2.,5G,系统核心,能力指标,3. 5G,系统关键无线技术,4.,5G,系统新型网络架构,5.,5G,系统重要网络技术,6,.,5G,系统特色业务应用,1. 5G系统标准发展概述2. 5G系统核心能力指标,课程,介绍,65,1,、,5G,网络架构构成,2,、,5G,网络三大模块主要功能,3,、,5G,网络,架构关键技术,课程介绍651、5G网络架构构成,5G,新型网络架构（,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、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（1）网络功能虚拟化NFV软件定义网络SDN,66,5G,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（2）未来5G网络将向性能更优质、功,67,5G,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,）,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（3）密集异构中心式云后台使无线通信,68,5G,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（4）接入网和核心网的逻辑功能界面清,69,5G,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（5）5G网络功能特性,70,5G,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,RRU,RRU,Fiber,RRU,Cloud,C-RAN,无线接入网绿色演进白皮书,(v2.5),，,2011,5G新型网络架构关键技术（6）C-RANRRURRUFibe,71,5G,新型网络架构关键技术（,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（7）REPE5G4GWi-FiCl,72,5G,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,Management,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。,73,/59,Virtual BS Pool,5G新型网络架构关键技术（8）REPE4G vBSManag,课程总结,74,1,、,5G,网络架构,接入平面、控制平面、转发平面,2,、,5G,网络主要功能,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,转发平面：,用户面下沉分布式网,关,3,、,5G,网络架构关键,技术,C-RAN:,接入云,资源开放协议（,REP,）：,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。,课程总结741、5G网络架构,5G,移动通信,系统与技术,1. 5G,系统标准发展概述,2.,5G,系统核心,能力指标,3. 5G,系统关键无线技术,4.,5G,系统新型网络架构,5.,5G,系统重要网络技术,6,.,5G,系统特色业务应用,5G移动通信系统与技术1. 5G系统标准发展概述2.,课程,介绍,76,1,、,5G,网络架构关键技术,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,课程介绍761、5G网络架构关键技术,5G,新型网络架构关键技术（,1,）无线,mesh,与动态自组网络,动态自组织网络技术是在,5G,蜂窝网络授权和控制下，在本地可以将基站、终端以及各种新型的末端节点动态的组成网络，弥补传统蜂窝架构在组网灵活性方面的不足。另外还可以通过组建动态自组织网络，实现设备间通信，提升网络频谱效率。,动态自组织网络应用场景包括：,针对低时高可靠场景，降低端到端时延，提高传输可靠性；,针对低功耗大连接场景，延续网络覆盖和接入能力；,适应灾难等应急场景，提高网络的可靠性。,5G新型网络架构关键技术（1）无线mesh与动态自组网络动态,77,5G,新型网络架构关键技术,（,2,）无线资源调度与共享,无线资源：,时域,频域,空域,码,域,功率,域等,调度与共享方式,：,分,簇化集中控制,无线,网络资源虚拟化,频谱,共享,实现,多小区联合的无线资源动态分配与智能管理,实现以用户为中心的无线资源动态调配与智能管理，形成跨多小区的数据自适应分流和动态负载均衡,可以灵活部署于不同网络物理节点中,对于分布式部署场景，实现多点协作,对于,无线资源、无线接入网平台资源和传输资源进行灵活共享与切片，构建适应不同应用场景需求的虚拟无线接入网络,不同的虚拟无线网络之间保持严格的资源,隔离,动态使用不同无线接入的频谱资源,接入点可以独立或基于数据控制频谱资源共享与灵活调度,同系统或异系统间频率共享,分簇化集中控制,无线网络资源虚拟化,频谱共享,5G新型网络架构关键技术（2）无线资源调度与共享无线资源：调,78,5G,新型网络架构关键技术,（,3,）,定制化部署和服务,软件定义的协议栈,基于软件和硬件解耦、数据面和控制面解耦，重新定义可灵活适配的协议栈。,将,PHY,层、,MAC,层、,RLC,层、,PDCP,层、,RRC,层、,NAS,层以及应用层分解，抽象出调制、编码、,复用,、重传,、,加密,、压缩、以及应用层内容聚合、,ULR,过滤等模块，根据业务定制整合成不同的协议栈。,需要设计良好的控制面，满足无线协议栈处理的时延要求和空口性能。,5G,无线网络融合多种,制式，,可控模块参数将变得异常庞大，高效的流表查询算法是实现定制化,部署,和服务的关键,5G新型网络架构关键技术（3）定制化部署和服务软件定义的协议,79,5G,新型网络架构关键技术,（,4,）,统一的无线接入技术,融合,技术来源,多种无线接入技术长期共存是各运营商面临的普遍问题。,如何协同使用各种无线技术，提升网络整体运营效率和用户体验，是多,RAT,协同技术,所需要解决的,问题,5G新型网络架构关键技术（4）统一的无线接入技术融合技术来源,80,5G,新型网络架构关键技术,（,5,）,控制能力重构,技术来源,控制功能重构是指控制面功能拆分成独立处理逻辑的功能模块，再根据不同的应用场景进行组合以形成不同的核心网控制面，从而提高网络的灵活性、智能性、鲁棒性，降低网络成本，使网络能够快速演进满足新业务的需求。,5G新型网络架构关键技术（5）控制能力重构技术来源,81,5G,新型网络架构关键技术,（,6,）网络能力开放,能力开放的需求方。,利用,API,接口筛选所需的,网络,信息，调度管道资源，申请,增值,业务，构建专用的网络切片。,对资源层网络信息的