第五代移動通信

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第五代移動通信1. 研究意義移動通信的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了幾代。從只能提供話音業(yè)務的第一代模擬移動通信（模擬蜂窩）到第二代數(shù)字移動通信（數(shù)字蜂窩），再到第三代移動多媒體通信（3G）。在3G才剛剛普及的時候，第四代移動通信（4G）已然來臨。而日益增長的數(shù)據(jù)流量以及智能終端的普及，導致4G在容量、速率、頻譜等方面已經(jīng)不能滿足人們對網(wǎng)絡的需求，基于此，第五代移動通信網(wǎng)絡（5G）應運而生。5G 是面向2020 年以后移動通信需求而發(fā)展的新一代移動通信系統(tǒng)。根據(jù)移動通信的發(fā)展規(guī)律，5G 將具有超高的頻譜利用率和能效，在傳輸速率和資源利用率等方面較4G 移動通信提高一個量級或更高，其無

2、線覆蓋性能、傳輸時延、系統(tǒng)安全和用戶體驗也將得到顯著的提高。5G 移動通信將與其他無線移動通信技術密切結合，構成新一代無所不在的移動信息網(wǎng)絡，滿足未來10 年移動互聯(lián)網(wǎng)流量增加1000 倍的發(fā)展需求。因此，需要我們開展研究，明確5G的業(yè)務和關鍵技術指標，為5G技術發(fā)展和系統(tǒng)設計指引方向。2. 國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)5G 已經(jīng)成為國內(nèi)外移動通信領域的研究熱點。2013年初歐盟在第7框架計劃啟動了面向5G研發(fā)的METIS (mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society)項目，由包括我國華為公司等29

3、個參加方共同承擔; 韓國和中國分別成立了5G 技術論壇和IMT-2020(5G)推進組，我國863計劃也分別于2013年6月和2014年3月啟動了5G 重大項目一期和二期研發(fā)課題。目前，世界各國正就5G的發(fā)展愿景、應用需求、候選頻段、關鍵技術指標及使能技術進行廣泛的研討，力求在2015年世界無線電大會前后達成共識，并于2016年后啟動有關標準化進程。在過去的15年中，我國相繼啟動了3G和4G移動通信863重大研究計劃，并推動實施了國家中長期發(fā)展規(guī)劃“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)”重大專項，極大地促進了我國移動通信技術水平的提高，實現(xiàn)了我國移動通信技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的跨越式發(fā)展。在分布式無線組網(wǎng)基礎理

4、論等方面做出了一系列有重要國際影響的研究成果，我國所倡導的TD技術入選國際標準，華為、中興等一批企業(yè)的全球移動通信市場份額已位居世界最前列，移動通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國內(nèi)具有國際競爭力的規(guī)模性高技術產(chǎn)業(yè)之一。5G移動通信發(fā)展是全球移動通信領域新一輪技術競爭的開始。及早布局、構造開放式研發(fā)環(huán)境,力爭在未來5G技術與商業(yè)競爭中的獲得領先優(yōu)勢，已成為我國信息技術與產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展最為重要的任務之一。2013 年初，在政府部門的大力支持下，成立了面向5G移動通信研究與發(fā)展的IMT-2020推進組，明確5G發(fā)展愿景、業(yè)務、頻譜與技術需求，研究5G主要技術發(fā)展方向及使能技術，形成5G移動通信技術框架，協(xié)同產(chǎn)學研用各

5、方力量，積極融入國際5G發(fā)展進程，為2015年之后全面參與5G移動通信技術標準制定打下堅實的技術基礎?！靶乱淮鷮拵o線移動通信”重大專項在推動LTE 產(chǎn)業(yè)化的同時，開展了LTE的后續(xù)演進與無線新技術的研究，力爭在5G國際標準化的候選技術上產(chǎn)生更多的自主知識產(chǎn)權，為我國布局5G關鍵技術的研究做了起步的工作。國家973 計劃也部署了移動網(wǎng)絡體系創(chuàng)新的研究課題。2013年6月，國家863計劃啟動了5G移動通信系統(tǒng)先期研究一期重大項目，其總體目標是: 面向2020年移動通信應用需求，研究5G網(wǎng)絡系統(tǒng)體系架構、無線組網(wǎng)、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發(fā)與利用等關鍵技術，完成性能評估及原型系統(tǒng)設計，

6、開展無線傳輸技術試驗，支持業(yè)務總速率達10Gbps，空中接口頻譜效率和功率效率較4G 提升10倍。主要研究任務包括: 5G無線網(wǎng)絡構架與關鍵技術研發(fā)、5G無線傳輸關鍵技術研發(fā)、5G 移動通信系統(tǒng)總體技術研究及5G移動通信技術評估與測試驗證技術研究等。擬采取的主要技術路線包括: 重點突破高密度、高通量、超蜂窩無線網(wǎng)絡技術，基于大規(guī)模協(xié)作天線的超高速率、超高效能無線傳輸技術、新型射頻技術等關鍵核心技術，解決基于超微小區(qū)的網(wǎng)絡協(xié)同與干擾消除等關鍵問題，將單位面積系統(tǒng)容量提高25倍左右; 突破大規(guī)模天線高維度信道建模與估計以及復雜度控制等關鍵問題，開展無線傳輸技術實驗，將無線傳輸頻譜效率和功率效率提升

7、一個量級; 開展高頻段等新型頻譜資源無線傳輸與組網(wǎng)關鍵技術研究，將移動通信系統(tǒng)總的可用頻譜資源擴展4 倍左右。項目共設立7個課題，其中大規(guī)模協(xié)作和高效能無線傳輸技術研究開發(fā)分別由東南大學和電信科學技術研究院牽頭承擔; 高密度、高通量、超蜂窩無線網(wǎng)絡技術研究開發(fā)分別北京郵電大學、華為公司和清華大學牽頭承擔；總體技術研究由電信研究院牽頭承擔；技術評估與測試驗證技術研究由上海無線通信研究中心牽頭承擔。項目成立總體專家組，負責5G移動通信863計劃的綜合推進、技術實施與協(xié)調(diào)等，進行5G技術框架體系的規(guī)劃以及5G技術研發(fā)的頂層設計；擬設立IMT-2020推進對口工作組，包括頻譜研究工作組、業(yè)務需求研究工

8、作組，技術標準前期研究工作組，以及知識產(chǎn)權工作組等；擬構建面向5G發(fā)展的技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，研究5G知識產(chǎn)權管理與協(xié)作機制等，探索5G移動通信技術、產(chǎn)業(yè)與商業(yè)應用的新模式、新途徑，以及上下游銜接的高效協(xié)調(diào)機制；擬構建面向5G的國際性論壇，推動國際技術交流與合作研究，不斷擴大我國移動通信的國際影響力。3. 關鍵技術5G有六大關鍵技術，分別為：高頻段傳輸技術、新型多天線傳輸技術、同時同頻全雙工技術、D2D技術、密集組網(wǎng)和超密集組網(wǎng)技術以及新型網(wǎng)絡架構技術。3.1 高頻段傳輸移動通信系統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能

9、夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實現(xiàn)極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。高頻段在移動通信中的應用時未來的發(fā)展趨勢，業(yè)界對此高度關注。足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設備、較高的天線增益是高頻段毫米波移動通信的主要優(yōu)點，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點。射頻器件、系統(tǒng)設計等方面的問題也有待進一步研究和解決。監(jiān)測中心目前正在積極開展高頻段需求研究以及潛在候選頻段的遴選工作。高頻段資源雖然目前較為豐富，但是仍需要進行科學規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，從而使寶貴的頻譜資源得到最優(yōu)配置。3.2 新型多天線傳輸多天線技術經(jīng)歷了從無源到有源，從二維（2D）到三維（3D），

10、從高階MIMO到大規(guī)模陣列的發(fā)展，將有望實現(xiàn)頻譜效率提升數(shù)十倍甚至更高，是目前5G技術重要的研究方向之一。由于引入了有源天線陣列，基站側(cè)可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達到128根。此外，原來的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，形成新穎的3D-MIMO技術，支持多用戶波束智能賦型，減少用戶間干擾，結合高頻段毫米波技術，將進一步改善無線信號覆蓋性能。目前研究人員正在針對大規(guī)模天線信道測量與建模、陣列設計與校準、導頻信道、碼本及反饋機制等問題進行研究，未來將支持更多的用戶空分多址（SDMA），顯著降低發(fā)射功率，實現(xiàn)綠色節(jié)能，提升覆蓋能力。3.3 同時同頻全雙工最近幾年，同時同頻全雙工技術吸引了業(yè)界的注意力。

11、利用該技術，在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時發(fā)射和接收信號，與傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高1倍。全雙工技術能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活。然而，全雙工技術需要具備極高的干擾消除能力，這對干擾消除技術提出了極大的挑戰(zhàn)，同時還存在相鄰小區(qū)同頻干擾問題。在多天線及組網(wǎng)場景下，全雙工技術的應用難度更大。3.4 終端直通技術（D2D）傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網(wǎng)絡結構在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業(yè)務不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務提供方式已無法滿足海量用戶在不

12、同環(huán)境下的業(yè)務需求。D2D技術無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡架構和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡可靠性。目前，D2D采用廣播、組播和單播技術方案，未來將發(fā)展其增強技術，包括基于D2D的中繼技術、多天線技術和聯(lián)合編碼技術等。3.5 密集網(wǎng)絡在未來的5G通信中，無線通信網(wǎng)絡正朝著網(wǎng)絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進。隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)井噴式的增長。未來數(shù)據(jù)業(yè)務將主要分

13、布在室內(nèi)和熱點地區(qū)，這使得超密集網(wǎng)絡成為實現(xiàn)未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集網(wǎng)絡能夠改善網(wǎng)絡覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對業(yè)務進行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡部署和更高效的頻率復用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達100個以上。與此同時，愈發(fā)密集的網(wǎng)絡部署也使得網(wǎng)絡拓撲更加復雜，小區(qū)間干擾已經(jīng)成為制約系統(tǒng)容量增長的主要因素，極大地降低了網(wǎng)絡能效。干擾消除、小區(qū)快速發(fā)現(xiàn)、密集小區(qū)間協(xié)作、基于終端能力提升的移動性增強方案等，都是目前密集網(wǎng)絡方面的研究熱點。3.6 新型網(wǎng)絡架構目前，LTE接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡扁平化架構，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和

14、維護成本。未來5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構架的綠色無線接入網(wǎng)構架。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡，直接在遠端天線和集中化的中心節(jié)點間傳送無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構適于采用協(xié)同技術，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現(xiàn)動態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。目前的研究內(nèi)容包括C-RAN的架構和功能，如集中控制、基帶池RRU接口定義、基于C-RAN的更緊密協(xié)作，如基站簇、虛擬小區(qū)等。全面建設面向5G的技術測試評估

15、平臺能夠為5G技術提供高效客觀的評估機制，有利于加速5G研究和產(chǎn)業(yè)化進程。5G測試評估平臺將在現(xiàn)有認證體系要求的基礎上平滑演進，從而加速測試平臺的標準化及產(chǎn)業(yè)化，有利于我國參與未來國際5G認證體系，為5G技術的發(fā)展搭建騰飛的橋梁。4. 個人體會通俗的說，中國移動通信的發(fā)展歷程就是，從1G時代的標志大哥大，到人類歷史上第一條短信誕生，接著2002年中國誕生彩信并跨入2.5G時代，我們可以通過GPRS移動上網(wǎng)，再到2008年我國有了自己的3G，然后2012年ITU正式通過了4G標準，中國移動在廣州等13個城市大規(guī)模測試4G網(wǎng)絡，再到如今的5G概念的提出。個人體會最多的是3G網(wǎng)絡該來的更多生活方式的改變，可以隨時了解最新資訊，融入更廣闊的社交網(wǎng)絡中隨時隨地的和好友聊天、分享新鮮事。雖說5G的概念已經(jīng)提出，但是目前大多數(shù)人用的仍然是2G和3G，4G的使用者仍在少數(shù)。俗話說，“2G沒淘汰、3G未普及、4G剛露臉、5G