5G關(guān)鍵技術(shù)王珍

接入網(wǎng)技術(shù)報(bào)告5G來

臨#接入網(wǎng)技術(shù)課程

課題任務(wù)書及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)信息工程 學(xué)院 2012級(jí)通信工程（卓越）班主要內(nèi)容和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（一）:課題的意義、背景（占總分的10%）評(píng)分：100~90（ ）、89~80（ ）、79~70（ ）、69~60（）、59~0（）（二）:主要內(nèi)容和方案設(shè)計(jì)（占總分的70%）評(píng)分：100~90（ ）、89~80（ ）、79~70（ ）、69~60（）、59~0（）（三）:方案的優(yōu)缺點(diǎn)和對(duì)比分析，以及應(yīng)用推廣市場(chǎng)（占總分的20%）評(píng)分：100~90（ ）、89~80（ ）、79~70（ ）、69~60（）、59~0（）學(xué)生：_簽名 指導(dǎo)老師：簽名 完成時(shí)間： 目錄TOC\o"1-5"\h\z接入網(wǎng)技術(shù)報(bào)告 1\o"CurrentDocument"目錄 3\o"CurrentDocument"第一章5G概述 4\o"CurrentDocument"1、 發(fā)展背景 4\o"CurrentDocument"2、 5G的演進(jìn)路線 5\o"CurrentDocument"3、 5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì) 5\o"CurrentDocument"第二章5G的七大關(guān)鍵技術(shù) 7\o"CurrentDocument"1、 非正交多址接入技術(shù)(Non-OrthogonalMultipleAccess，NOMA) 71.1串行干擾刪除(SIC) 8\o"CurrentDocument"1.2功率復(fù)用 9\o"CurrentDocument"2、 濾波組多載波技術(shù)(FBMC) 9\o"CurrentDocument"3、毫米波(MillimeterWaves，mmWaves). 11\o"CurrentDocument"3.1毫米波小基站：增強(qiáng)高速環(huán)境下移動(dòng)通信的使用體驗(yàn) 11\o"CurrentDocument"3.2基于毫米波的移動(dòng)通信回程 12\o"CurrentDocument"4、 大規(guī)模MIMO技術(shù)(3D/MassiveMIMO) 125、認(rèn)知無線電技術(shù)(CognitiveradiospectrumsensingtechniqueS 15\o"CurrentDocument"6、 超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(ultra-denseHetnets 16\o"CurrentDocument"7、多技術(shù)載波聚合(multi-technologycarrieraggregation) 18\o"CurrentDocument"第三章5G未來前景 19\o"CurrentDocument"1、 超寬帶，零等待 19\o"CurrentDocument"2、 革命性技術(shù)和變化 19\o"CurrentDocument"3、 智能化城市的領(lǐng)跑者 20第一章5G概述1、發(fā)展背景自2009年5月27日瑞典電信運(yùn)營商Telia宣布啟用世界上第一個(gè)4G(LTE:LongTermEvolution)試商用網(wǎng)絡(luò)以來，4G網(wǎng)絡(luò)的部署已在全球全面開花。根據(jù)GSA的最新報(bào)告，截至2014年第2季度，全球111個(gè)國家已經(jīng)部署了300多張LTE網(wǎng)絡(luò)(其中41張為TD-LTE網(wǎng)絡(luò))，用戶總數(shù)達(dá)到2.45億，市面上的LTE終端達(dá)1900款。2013年12月4日，工信部正式向三大電信運(yùn)營商發(fā)放4G牌照，中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信均獲得TD-LTE牌照。此舉標(biāo)志著中國這一世界上最大的移動(dòng)通信市場(chǎng)正式進(jìn)入4G時(shí)代。在短短一年間，中國移動(dòng)的4G基站數(shù)達(dá)到了70萬個(gè)，4G用戶即將達(dá)到7000萬。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度遠(yuǎn)超當(dāng)年的3G網(wǎng)絡(luò)，是移動(dòng)通信史上發(fā)展速度最快的技術(shù)體制，中國的加入將進(jìn)一步刷新這一發(fā)展速度。有兩個(gè)主要因素決定著面向下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)工作需要提上日程。一方面是通信技術(shù)自身持續(xù)發(fā)展的需要： 隨著4G標(biāo)準(zhǔn)的全面商用，標(biāo)志著以4G標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的技術(shù)研發(fā)告一段落，而技術(shù)的發(fā)展是不會(huì)止步的，持續(xù)不斷的創(chuàng)新技術(shù)需要在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中體現(xiàn)它的價(jià)值。另一方面是由持續(xù)增長的用戶需求決定的：智能手機(jī)的高速發(fā)展引發(fā)了互聯(lián)網(wǎng)從固定桌面快速向移動(dòng)終端轉(zhuǎn)移的革命，并帶來了無線數(shù)據(jù)流量的指數(shù)級(jí)增長。過去 5年中，中國移動(dòng)的數(shù)據(jù)流量增長了80多倍。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)的引入及快速發(fā)展，不僅對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)的容量提出了要求，更對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)能夠提供的連接數(shù)有數(shù)量級(jí)的提高要求。 業(yè)界普遍預(yù)測(cè)，到2020年，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的容量需求是目前網(wǎng)絡(luò)的 1000倍，連接數(shù)將是10~100倍。2012年年初，ITU啟動(dòng)了名為“IMTfor2020andbeyond”的項(xiàng)目，目標(biāo)瞄準(zhǔn)下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，并初步給出了時(shí)間規(guī)劃。第一步會(huì)在兩到三年的時(shí)間內(nèi)完成兩份面向未來通信系統(tǒng)的建議稿，分別是 ITU-RM.[IMT.VISION]及ITU-RM.[IMTFutureTechnologyTrend]。基于此，目前業(yè)界對(duì)下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)統(tǒng)一稱為 IMT-2020。世界各個(gè)國家和地區(qū)積極響應(yīng)ITU的規(guī)劃，制定了相應(yīng)的科研規(guī)劃及經(jīng)費(fèi)資助計(jì)劃，組織企業(yè)、科研院校等進(jìn)行科研攻關(guān)。部分早期的研究成果通過 5G白皮書的形式發(fā)表，包括需求分析、應(yīng)用場(chǎng)景研究及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)判斷等。2、5G的演進(jìn)路線目前，4G已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模商用階段，5G是繼4G后新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，從移動(dòng)通信發(fā)展現(xiàn)狀以及技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)的演進(jìn)趨勢(shì)來看，未來 5G移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)存在三條重要的演進(jìn)路線，分別為以 LTE/LTE-Advaneed為代表的蜂窩演進(jìn)路線；WLAN演進(jìn)路線和革命性演進(jìn)路線。首先，LTE/LTE-Advaneed已經(jīng)是事實(shí)上的全球統(tǒng)一的4G標(biāo)準(zhǔn)，并將會(huì)在5G階段繼續(xù)演進(jìn)。在產(chǎn)業(yè)化方面，LTE在全球范圍內(nèi)的商用化進(jìn)程不斷加快。標(biāo)準(zhǔn)化方面， 3GPPR12版本的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在對(duì)小小區(qū)增強(qiáng)技術(shù)、新型多天線技術(shù)、終端直通技術(shù)、機(jī)器間通信等新技術(shù)開展研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。隨著更多的先進(jìn)技術(shù)融入到 LTE/LTE-Advaneed技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，給蜂窩移動(dòng)通信帶來了強(qiáng)大的生命力和發(fā)展?jié)摿ΑＦ浯?，無線局域網(wǎng)（WLAN）是當(dāng)今全球應(yīng)用最為普及的寬帶無線接入技術(shù)之一，擁有良好的產(chǎn)業(yè)和用戶基礎(chǔ)，巨大的市場(chǎng)需求推動(dòng)了WLAN技術(shù)的發(fā)展，大量的非授權(quán)頻段也給WLAN技術(shù)提供了巨大的發(fā)展空間。目前，IEEE已經(jīng)啟動(dòng)了下一代WLAN標(biāo)準(zhǔn)“High-efficiencyWLAN”的研究，將進(jìn)一步提升運(yùn)營商業(yè)務(wù)能力，推動(dòng)WLAN技術(shù)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的融合。此外，我們還應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注可能出現(xiàn)的革命性 5G技術(shù)。從蜂窩移動(dòng)通信的演進(jìn)路線來看，每一代演進(jìn)都有革命性技術(shù)出現(xiàn)，從 2G的GSM到3G的CDMA，再到4G的OFDM，那么，5G是否會(huì)出現(xiàn)新一代的革命性技術(shù)，而這種革命性技術(shù)是否需要與LTE演進(jìn)采用不同的技術(shù)路線，進(jìn)而產(chǎn)生新一代的空中接口技術(shù)，將成為我們重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。3、5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)第一，全新應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)的普及將使得包括虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這些技術(shù)成為主流。其中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以將包括出行方向、產(chǎn)品價(jià)格或者對(duì)方名字等信息投射在用戶視野中，比如可以投射在汽車的前擋風(fēng)玻璃上。虛擬現(xiàn)實(shí)則可以在用戶視野內(nèi)創(chuàng)造出一個(gè)完全虛擬的場(chǎng)景，而無論是虛擬現(xiàn)實(shí)還是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，都對(duì)數(shù)據(jù)獲取速度有著極高的要求。第二，即時(shí)滿足。4G網(wǎng)絡(luò)下的最快下載速度大約是每秒150MB，但5G網(wǎng)絡(luò)的最快下載速度則達(dá)到了每秒10GB。換句話說，我們僅需4秒鐘就可以下載完《銀河護(hù)衛(wèi)隊(duì)》，而4G網(wǎng)絡(luò)下則需要6分鐘。第三，瞬時(shí)響應(yīng)。除了可以在單位時(shí)間內(nèi)傳輸更多數(shù)據(jù)以外， 5G還可以大幅縮短數(shù)據(jù)開始傳輸前的等待時(shí)間。我們?cè)?G網(wǎng)絡(luò)觀看視頻前等待數(shù)秒并不是什么太大的問題，但如果在自動(dòng)駕駛汽車行駛時(shí)碰到數(shù)據(jù)延遲就完全不能接受了。具體來說，就目前 4G網(wǎng)絡(luò)而言，該網(wǎng)絡(luò)通常需要15-25毫秒的時(shí)間將數(shù)據(jù)傳輸給可能發(fā)生碰撞的車輛，然后車輛才會(huì)開始緊急制動(dòng)。但在未來的5G網(wǎng)絡(luò)下，這一數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間將僅為1毫秒。第二章5G的七大關(guān)鍵技術(shù)在進(jìn)入主題之前，筆者覺得首先應(yīng)該弄清楚一個(gè)問題：為什么需要 5G?不是因?yàn)橥ㄐ殴こ處焸兺蝗幌敫淖兪澜纾谥屏艘粋€(gè)5G。是因?yàn)橄扔辛诵枨螅庞辛?Go什么需求？未來的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)面對(duì)：1000倍的數(shù)據(jù)容量增長，10到100倍的無線設(shè)備連接，10到100倍的用戶速率需求，10倍長的電池續(xù)航時(shí)間需求等等。坦白的講， 4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足這些需求，所以5G就必須登場(chǎng)。但是，5G不是一次革命。5G是4G的延續(xù)，我相信5G在核心網(wǎng)部分不會(huì)有太大的變動(dòng)，5G的關(guān)鍵技術(shù)集中在無線部分。雖然5G最終將采用何種技術(shù)，目前還沒有定論。不過，綜合各大高端論壇討論的焦點(diǎn)，筆者收集了7大關(guān)鍵技術(shù)(當(dāng)然,應(yīng)該遠(yuǎn)不止這些)，分別對(duì)這些技術(shù)作簡要介紹。1、非正交多址接入技術(shù) (Non-OrthogonalMultipleAccess，NOMA)NOMA不同于傳統(tǒng)的正交傳輸，在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，主動(dòng)引入干擾信息，在接收端通過串行干擾刪除技術(shù)實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)。與正交傳輸相比，接收機(jī)復(fù)雜度有所提升，但可以獲得更高的頻譜效率。非正交傳輸?shù)幕舅枷胧抢脧?fù)雜的接收機(jī)設(shè)計(jì)來換取更高的頻譜效率，隨著芯片處理能力的增強(qiáng)，將使非正交傳輸技術(shù)在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能。NOMA的思想是，重拾3G時(shí)代的非正交多用戶復(fù)用原理，并將之融合于現(xiàn)在的4GOFDM技術(shù)之中。從2G，3G到4G,多用戶復(fù)用技術(shù)無非就是在時(shí)域、頻域、碼域上做文章，而NOMA在OFDM的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)維度一一功率域。新增這個(gè)功率域的目的是，利用每個(gè)用戶不同的路徑損耗來實(shí)現(xiàn)多用戶復(fù)用。如表1所示：

3G3.9AGFRAUsermultipleMingNon-orthogonal(CDIVlA)OrthogonalNon-orthagona withSIC(NOMA)SignalwaveformSinglecarrierOFDM(orDFT-s-OFDM)OFDM(orDFT-s-OFDM)LinkadaptationImageFastTPCAMCAMC+Pc>werallocati□n>-1FNan-orthogortaHassistedbypowercontrolOrbetthojweegonnalusersSuperpallocaticosition&poFwer表］3G,3.9G/4G與FRA多址方式比較在NOMA中的關(guān)鍵技術(shù)：串行干擾刪除、功率復(fù)用1.1串行干擾刪除（SIC）在發(fā)送端，類似于CDMA系統(tǒng)，引入干擾信息可以獲得更高的頻譜效率，但是同樣也會(huì)遇到多址干擾（MAI）的問題。關(guān)于消除多址干擾的問題，在研究第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的過程中已經(jīng)取得很多成果，串行干擾刪除 （SIC）也是其中之一。NOMA在接收端采用SIC接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)多用戶檢測(cè)。串行干擾消除技術(shù)的基本思想是采用逐級(jí)消除干擾策略，在接收信號(hào)中對(duì)用戶逐個(gè)進(jìn)行判決，進(jìn)行幅度恢復(fù)后,將該用戶信號(hào)產(chǎn)生的多址干擾從接收信號(hào)中減去，并對(duì)剩下的用戶再次進(jìn)行判決,如此循環(huán)操作，直至消除所有的多址干擾。如圖1所示:PmI’PmI’Freq；ElIFI再ign.：iFdecodlins；ElIFI再ign.：iFdecodlinsUK2啣ignfhId■■I-id?11^1ivedSINK1下行讎路中串行干擾劇除接收機(jī)采用NOMA方案的示意圖1.2功率復(fù)用SIC在接收端消除多址干擾（MAI），需要在接收信號(hào)中對(duì)用戶進(jìn)行判決來排出消除干擾的用戶的先后順序，而判決的依據(jù)就是用戶信號(hào)功率大小。基站在發(fā)送端會(huì)對(duì)不同的用戶分配不同的信號(hào)功率，來獲取系統(tǒng)最大的性能增益，同時(shí)達(dá)到區(qū)分用戶的目的，這就是功率復(fù)用技術(shù)。發(fā)送端采用功率復(fù)用技術(shù)。不同于其他的多址方案，NOMA首次采用了功率域復(fù)用技術(shù)。功率復(fù)用技術(shù)在其他幾種傳統(tǒng)的多址方案沒有被充分利用，其不同于簡單的功率控制，而是由基站遵循相關(guān)的算法來進(jìn)行功率分配。在發(fā)送端中，對(duì)不同的用戶分配不同的發(fā)射功率，從而提高系統(tǒng)的吞吐率。另一方面，NOMA在功率域疊加多個(gè)用戶，在接收端，SIC接收機(jī)可以根據(jù)不同的功率區(qū)分不同的用戶，也可以通過諸如Turbo碼和LDPC碼的信道編碼來進(jìn)行區(qū)分。這樣，NOMA能夠充分的利用功率域，而功率域是在4G系統(tǒng)中沒有充分利用的。與OFDM相比，NOMA具有更好的性能增益。NOMA可以利用不同的路徑損耗的差異來對(duì)多路發(fā)射信號(hào)進(jìn)行疊加， 從而提高信號(hào)增益。它能夠讓同一小區(qū)覆蓋范圍的所有移動(dòng)設(shè)備都能獲得最大的可接入帶寬，可以解決由于大規(guī)模連接帶來的網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)。NOMA的另一優(yōu)點(diǎn)是，無需知道每個(gè)信道的CSI（信道狀態(tài)信息），從而有望在高速移動(dòng)場(chǎng)景下獲得更好的性能，并能組建更好的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)回程鏈路。2、濾波組多載波技術(shù)（FBMC）在OFDM系統(tǒng)中，各個(gè)子載波在時(shí)域相互正交，它們的頻譜相互重疊，因而具有較高的頻譜利用率。OFDM技術(shù)一般應(yīng)用在無線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸中，在OFDM系統(tǒng)中，由于無線信道的多徑效應(yīng)，從而使符號(hào)間產(chǎn)生干擾。為了消除符號(hào)間干擾（ISl），在符號(hào)間插入保護(hù)間隔。插入保護(hù)間隔的一般方法是符號(hào)間置零，即發(fā)送第一個(gè)符號(hào)后停留一段時(shí)間（不發(fā)送任何信息），接下來再發(fā)送第二個(gè)符號(hào)。在OFDM系統(tǒng)中，這樣雖然減弱或消除了符號(hào)間干擾，由于破壞了子載波間的正交性，從而導(dǎo)致了子載波之間的干擾（ICI）。因此，這種方法在OFDM系統(tǒng)中不能采用。在OFDM系統(tǒng)

中，為了既可以消除ISI，又可以消除ICI，通常保護(hù)間隔是由CP（CyclePrefix,循環(huán)前綴來）充當(dāng)。CP是系統(tǒng)開銷，不傳輸有效數(shù)據(jù)，從而降低了頻譜效率。而FBMC利用一組不交疊的帶限子載波實(shí)現(xiàn)多載波傳輸， FMC對(duì)于頻偏引起的載波間干擾非常小，不需要CP（循環(huán)前綴），較大的提高了頻率效率。1 1 f 1inPutJ 1FFT “循環(huán)前| | |(CP) |channelOFDMAinput1廠（rI IR宇 !channelIlli濾波谿坦FBMC圖2OFDMA和FBMC實(shí)現(xiàn)的簡單框圖OFDM和FBMU對(duì)比圖3OFDM和FBMC的波形對(duì)比3、毫米波(MillimeterWaves,mmWaves)什么叫毫米波？頻率30GHz到300GHz,波長范圍10到1毫米。由于足夠量的可用帶寬，較高的天線增益，毫米波技術(shù)可以支持超高速的傳輸率，且波束窄，靈活可控，可以連接大量設(shè)備。以下圖為例：藍(lán)色手機(jī)處于4G小區(qū)覆蓋邊緣，信號(hào)較差，且有建筑物（房子）阻擋，此時(shí)，就可以通過毫米波傳輸，繞過建筑物阻擋，實(shí)現(xiàn)高速傳輸。同樣，粉色手機(jī)同樣可以使用毫米波實(shí)現(xiàn)與 4G小區(qū)的連接，且不會(huì)產(chǎn)生干擾。當(dāng)然，由于綠色手機(jī)距離4G小區(qū)較近，可以直接和4G小區(qū)連接。藍(lán)色lAuI*rtOw<vr圖4毫米波技術(shù)高頻段（毫米波）在5G時(shí)代的多種無線接入技術(shù)疊加型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中可以有以下兩種應(yīng)用場(chǎng)景：3.1毫米波小基站：增強(qiáng)高速環(huán)境下移動(dòng)通信的使用體驗(yàn)如圖5所示，在傳統(tǒng)的多種無線接入技術(shù)疊加型網(wǎng)絡(luò)中，宏基站與小基站均工作于低頻段，這就帶來了頻繁切換的問題，用戶體驗(yàn)差。為解決這一關(guān)鍵問題，在未來的疊加型網(wǎng)絡(luò)中，宏基站工作于低頻段并作為移動(dòng)通信的控制平面、毫米波小基站工作于高頻段并作為移動(dòng)通信的用戶數(shù)據(jù)平面。

圖5圖5將毫米波應(yīng)用于小基站3.2基于毫米波的移動(dòng)通信回程如圖6所示，在采用毫米波信道作為移動(dòng)通信的回程后，疊加型網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)就將具有很大的靈活性（筆者注：相對(duì)于有線方式的移動(dòng)通信回程。因?yàn)樵谖磥淼?G時(shí)代，小/微基站的數(shù)目將非常龐大，而且部署方式也將非常復(fù)雜），可以隨時(shí)隨地根據(jù)數(shù)據(jù)流量增長需求部署新的小基站，并可以在空閑時(shí)段或輕流量時(shí)段靈活、實(shí)時(shí)關(guān)閉某些小基站，從而可以收到節(jié)能降耗之效。圖6圖6將毫米波應(yīng)用于移動(dòng)通信回程4、大規(guī)模MIMO技術(shù)(3D/MassiveMIMO)MIMO技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于WIFI、LTEMIMO技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于輸可靠性就越高具體而言，當(dāng)前LTE基站的多天線只在水平方向排列，只能形成水平方向的波束，并且當(dāng)天線數(shù)目較多時(shí)，水平排列會(huì)使得天線總尺寸過大從而導(dǎo)致安裝困難。而5G的天線設(shè)計(jì)參考了軍用相控陣?yán)走_(dá)的思路，目標(biāo)是更大地提升系統(tǒng)的空間自由度。基于這一思想的LSAS技術(shù)，通過在水平和垂直方向同時(shí)放置天線，增加了垂直方向的波束維度，并提高了不同用戶間的隔離（如圖 7所示）。同時(shí)，有源天線技術(shù)的引入還將更好地提升天線性能，降低天線耦合造成能耗損失，使 LSAS技術(shù)的商用化成為可能。XXXX…X…X⑴傳純M1MO夭媒陣列擲布XXXXXXXX???■*??XXXX（中嶷于Mh—ue旳疋線陣列j弁布圖75G天線與4G天線對(duì)比由于LSAS可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整水平和垂直方向的波束，因此可以形成針對(duì)用戶的特定波束，并利用不同的波束方向區(qū)分用戶（如圖8所示）?；贚SAS的3D波束成形可以提供更細(xì)的空域粒度，提高單用戶MIMO和多用戶MIM0的性能。圖8基于3D波束成形技術(shù)的用戶區(qū)分

同時(shí)，LSAS技術(shù)的使用為提升系統(tǒng)容量帶來了新的思路。例如，可以通過半靜態(tài)地調(diào)整垂直方向波束，在垂直方向上通過垂直小區(qū)分裂(cellsplit)區(qū)分不同的小區(qū)，實(shí)現(xiàn)更大的資源復(fù)用(如圖9所示)。圖9基于LSAS的小區(qū)分裂技術(shù)大規(guī)模MIMO技術(shù)可以由一些并不昂貴的低功耗的天線組件來實(shí)現(xiàn)， 為實(shí)現(xiàn)在高頻段上進(jìn)行移動(dòng)通信提供了廣闊的前景，它可以成倍提升無線頻譜效率，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和系統(tǒng)容量，幫助運(yùn)營商最大限度利用已有站址和頻譜資源。我們以一個(gè)20平方厘米的天線物理平面為例，如果這些天線以半波長的間距排列在一個(gè)個(gè)方格中，貝如果工作頻段為3.5GHz,就可部署16副天線；如工作頻段為10GHz,就可部署169根天線了。2 夭線物理平面

3D-MIM0技術(shù)在原有的MIMO基礎(chǔ)上增加了垂直維度，使得波束在空間上三維賦型，可避免了相互之間的干擾。配合大規(guī)模 MIMO，可實(shí)現(xiàn)多方向波束賦型。圖11波束在空間上三維賦型5圖11波束在空間上三維賦型5、認(rèn)知無線電技術(shù)(techniques)Cognitiveradiospectrumsensing認(rèn)知無線電技術(shù)最大的特點(diǎn)就是能夠動(dòng)態(tài)的選擇無線信道。在不產(chǎn)生干擾的前提下，手機(jī)通過不斷感知頻率，選擇并使用可用的無線頻譜。. . Aiternatfveavailablereso??rces?OttJbrokenIfnk圖12認(rèn)知無線電技術(shù)6、超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(ultra-denseHetnets)立體分層網(wǎng)絡(luò)(HetNet)是指，在宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)層中布放大量微蜂窩(Microcell)、微微蜂窩(Picocell)、毫微微蜂窩(Femtocell)等接入點(diǎn)，來滿足數(shù)據(jù)容量增長要求。為應(yīng)對(duì)未來持續(xù)增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，采用更加密集的小區(qū)部署將成為 5G提升網(wǎng)絡(luò)總體性能的一種方法。通過在網(wǎng)絡(luò)中引入更多的低功率節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)增強(qiáng)、消除盲點(diǎn)、改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋、提高系統(tǒng)容量的目的。但是，隨著小區(qū)密度的增加，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湟矔?huì)變得更為復(fù)雜，會(huì)帶來更加嚴(yán)重的干擾問題。因此，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)主要難點(diǎn)就是要進(jìn)行有效的干擾管理，提高網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能，特別是提高小區(qū)邊緣用戶的性能。密集小區(qū)技術(shù)也增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的靈活性，可以針對(duì)用戶的臨時(shí)性需求和季節(jié)性需

求快速部署新的小區(qū)。在這一技術(shù)背景下，未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將形成“宏蜂窩 +長期微蜂窩+臨時(shí)微蜂窩”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(如圖13所示)。這一結(jié)構(gòu)將大大降低網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)于網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃的依賴，為5G時(shí)代實(shí)現(xiàn)更加靈活自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)提供保障。圖13超密集網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

到了5G時(shí)代，更多的物-物連接接入網(wǎng)絡(luò)，HetNet的密度將會(huì)大大增加。與此同時(shí)，小區(qū)密度的增加也會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)容量和無線資源利用率的大幅度提升。仿真表明，當(dāng)宏小區(qū)用戶數(shù)為200時(shí)，僅僅將微蜂窩的滲透率提高到20%就可能帶來理論上1000倍的小區(qū)容量提升(如圖14所示)。同時(shí)，這一性能的提升會(huì)隨著用戶數(shù)量的增加而更加明顯?？紤]到 5G主要的服務(wù)區(qū)域是城市中心等人員密度較大的區(qū)域，因此，這一技術(shù)將會(huì)給5G的發(fā)展帶來巨大潛力。當(dāng)然，密集小區(qū)所帶來的小區(qū)間干擾也將成為5G面臨的重要技術(shù)難題。目前，在這一領(lǐng)域的研究中，除了傳統(tǒng)的基于時(shí)域、頻域、功率域的干擾協(xié)調(diào)機(jī)制外， 3GPPRel-11提出了進(jìn)一步增強(qiáng)的小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)(elCIC)，包括通用參考信號(hào)(CRS抵消技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)的小區(qū)檢測(cè)和干擾消除技術(shù)等。 這些elCIC技術(shù)均在不同的自由度上，通過調(diào)度使得相互干擾的信號(hào)互相正交，從而消除干擾。除此之外，還有一些新技術(shù)的引入也為干擾管理提供了新的手段，如認(rèn)知技術(shù)、干擾消除和干擾對(duì)齊技術(shù)等。隨著相關(guān)技術(shù)難題的陸續(xù)解決，在5G中，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。111I1 t11114I1II11t111111I 1111111111111111I1 t11114I1II11t111111I 111111111111111111I 11111111 V1i一25用戶/4^*2()OItItIIIIIIi I iillI I Iiii.aI II II l■ ■140(h120(K

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