5G無(wú)線網(wǎng)技術(shù)教學(xué)教案70

章節(jié)或項(xiàng)目名稱1.15G網(wǎng)絡(luò)愿景/5G協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化歷程

本次授課類(lèi)型囪理論□實(shí)驗(yàn)口理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

回符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

了解5G愿景

教學(xué)目標(biāo)5G標(biāo)準(zhǔn)化歷程

5G最新進(jìn)展

3GPP協(xié)議發(fā)展歷程

教學(xué)重點(diǎn)

R15/R16/R17版本主要內(nèi)容

教學(xué)難點(diǎn)移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)，多址、調(diào)制、編碼、載波頻段

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)方法時(shí)間

教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)

與手段分配

本課程在課程體系中的位置、前后銜接關(guān)系；

新課引入講授法25

課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)知識(shí)和技能在通信行業(yè)中崗位要求；

多媒體

華為HCIA-5G/5G1+X認(rèn)證考試大綱介紹

20

新課講解新基建與5G

ITU-T移動(dòng)通信協(xié)議發(fā)展歷程

10

R14

R1510

R1610

R17

10

R18

5

移動(dòng)通信的發(fā)展歷程速率要求是目前的主要推動(dòng)力，

總結(jié)復(fù)習(xí)在5G及以后，速率的要求讓位于時(shí)延、接入數(shù)。

教學(xué)效果及改進(jìn)思路

課程介紹：

《5G無(wú)線網(wǎng)技術(shù)》對(duì)應(yīng)通信行業(yè)中對(duì)應(yīng)的5G工程督導(dǎo)，5G設(shè)備維護(hù)，無(wú)線站點(diǎn)維

護(hù)等職位。

代維企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商中對(duì)都有對(duì)應(yīng)的職位，崗位晉升。

華為HCIA-5G認(rèn)證考試大綱：

考試內(nèi)容：

HCIA-5GVL0考試覆蓋5G的基本原理，設(shè)備的硬件基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)備調(diào)測(cè)、數(shù)據(jù)配置、操

作維護(hù)以及基本故障處理。

考試大綱：

一、5G原理基礎(chǔ)（25%）

?I.5G總體介紹

?2.5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及接口

?3.5G物理層介紹

?4.5G典型流程

二、5G基站產(chǎn)品基礎(chǔ)（30%）

?1.5G基站硬件基礎(chǔ)

?2.5G基站基本操作

?3.5G基站設(shè)備調(diào)測(cè)

三、5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)特性概述（20%）

?1.基于5GC的NSA組網(wǎng)

?2.移動(dòng)性

?3.調(diào)度

?4.MIMO

?5.功控

四、5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試及問(wèn)題分析（25%）

?1.RF工具介紹

?2.5G單站驗(yàn)證

?3.5G小區(qū)業(yè)務(wù)測(cè)試

3GPP5G協(xié)議發(fā)展歷程:

R15版本是5G的第一個(gè)成熟的版本，包括了5G所有的新的特性和新的技術(shù)。

1）5GNR

R15的5GNR主要針對(duì)eMBB和uRLLC兩大場(chǎng)景定義了新規(guī)范。

針對(duì)eMBB場(chǎng)景，NR主要定義了三大類(lèi)技術(shù)：高頻/超寬帶傳輸、大規(guī)模天線

技術(shù)、靈活的幀結(jié)構(gòu)和物理信道結(jié)構(gòu)。

uRLLC旨在支持或協(xié)助完成一些近實(shí)時(shí)和高可靠性需求的關(guān)鍵任務(wù)型業(yè)務(wù)，比

如自動(dòng)駕駛、工業(yè)機(jī)器人和遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

2）增強(qiáng)LTE/LTE-Advanced

4GLTE/LTE-Advanced針對(duì)eMBB、mMTC和uRLLC三大場(chǎng)景都進(jìn)行了功能擴(kuò)

展和增強(qiáng)，其中5GmMTC場(chǎng)景主要基于LTE/LTE-Advanced技術(shù)擴(kuò)展，以適應(yīng)

大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)通信。

3）5G核心網(wǎng)

從核心網(wǎng)側(cè)的角度，針對(duì)獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)，5G核心網(wǎng)也將提供兩種解決

方案：EPC（EvolvedPacketCore,演進(jìn)分組核心網(wǎng)）擴(kuò)展方案和5GC（5GCore

Network,5G核心網(wǎng)）。

2018年6月15日，3GPP正式最終確定5G第二階段標(biāo)準(zhǔn)R16的主要研究方

向：

1）對(duì)5G第一階段標(biāo)準(zhǔn)R15中的MIMO進(jìn)一步進(jìn)行演進(jìn)

2）52.6GHz以上的5G新空口

3）5GNR與5GNR之“雙連接”

4）無(wú)線接入/無(wú)線回傳“一體化”

5）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

6）5G新空口移動(dòng)性（管理）增強(qiáng)

7）基于5G新空口的V2X

8）非正交多址接入（NOMA）技術(shù)

總結(jié)與作業(yè)：

章節(jié)或項(xiàng)目名稱1.25G關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)/5G典型應(yīng)用

本次授課類(lèi)型囪理論□實(shí)驗(yàn)口理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

中國(guó)IMT2020推進(jìn)組4大應(yīng)用場(chǎng)景

中國(guó)IMT2020推進(jìn)組5G之花

教學(xué)目標(biāo)

IMT5G三大應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性育3指標(biāo)

IMT5G性能雷達(dá)圖

教學(xué)重點(diǎn)5G關(guān)鍵性能指標(biāo)

教學(xué)難點(diǎn)5G應(yīng)用場(chǎng)景及性能指標(biāo)

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)方法時(shí)間

教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)

與手段分配

復(fù)習(xí)講授法5

5G標(biāo)準(zhǔn)化歷程

新課引入多媒體

5G行業(yè)專網(wǎng)20

5G應(yīng)用場(chǎng)景

新課講解20

eMBB

mMTC20

uRLLC10

10

總結(jié)復(fù)習(xí)5

技術(shù)需求與業(yè)務(wù)發(fā)展相互促進(jìn)

教學(xué)效果及改進(jìn)思路

新課講解

5G關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的確立

中國(guó)的5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)是由IMT-2020(5G)推進(jìn)組負(fù)責(zé)的。

IMT-2020(5G)推進(jìn)組于2013年2月由工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合推動(dòng)成立，涵

蓋國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用主要力量，是推動(dòng)國(guó)內(nèi)5G技術(shù)研究及國(guó)際交流合作的主要

平臺(tái)。

中國(guó)在5G之花詳細(xì)描述了我們對(duì)5G關(guān)鍵指標(biāo)和特性的期望：

5G需要具備比4G更高的性能，支持0.1?IGbps的用戶體驗(yàn)速率，每平方公里一百

萬(wàn)的連接數(shù)密度，毫秒級(jí)的端到端時(shí)延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時(shí)

500Km以上的移動(dòng)性和數(shù)十Gbps的峰值速率。其中，用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度和時(shí)延

為5G最基本的三個(gè)性能指標(biāo)。同時(shí)，5G還需要大幅提高網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營(yíng)的效率，相比

4G,頻譜效率提升5?15倍，能效和成本效率提升百倍以上。

紅花與綠葉相輔相成，其中花瓣代表了5G的六大性能指標(biāo)，體現(xiàn)了5G滿足未來(lái)多樣

化業(yè)務(wù)與場(chǎng)景需求的能力，而花瓣頂點(diǎn)代表了相應(yīng)指標(biāo)的最大值；綠葉則代表三個(gè)效率指

標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)5G可持續(xù)發(fā)展的基本保障。

韓國(guó)，提出的是“火車(chē)頭模型”；

最終ITU確立雷達(dá)圖模型

5G關(guān)鍵性能指標(biāo)由ITU明確提出，并由3Gpp予以明確規(guī)定。在5G試驗(yàn)和商用測(cè)

試規(guī)范中也會(huì)參考其它相關(guān)組織的指標(biāo)，例如IMT-2020發(fā)布的5G白皮書(shū)、NGMN標(biāo)準(zhǔn)

等，需要對(duì)比分析他們對(duì)5G關(guān)鍵性能指標(biāo)的定義及要求，以便正確理解各個(gè)概念。

資料名稱發(fā)布單位

5G概念白皮書(shū)IMT-2020(5G)推進(jìn)組

5G愿景與需求白皮書(shū)IMT-2020(5G)雎進(jìn)組

ITU-RM.2083-0

IMTVision-Frameworkandoverallobjectives

ITU

ofthefuturedevelopmentofIMTfor2020and

beyond

NGMN5G白皮書(shū)VLONGMN聯(lián)盟

TR38.913(V15.0.0(2018-06))

StudyonScenariosandRequirementsforNext3GPP

GenerationAccessTechnologies(Release15)

5G典型場(chǎng)景涉及未來(lái)人們居住、工作、休閑和交通等各種區(qū)域，特別是密集住宅區(qū)、

辦公室、體育場(chǎng)、露天集會(huì)、地鐵、快速路、高鐵和廣域覆蓋等場(chǎng)景。這些場(chǎng)景具有超高

流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動(dòng)性等特征，可能對(duì)5G系統(tǒng)形成挑戰(zhàn)。

在這些場(chǎng)景中，考慮增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻、云存儲(chǔ)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能家

居、OTT消息等5G典型業(yè)務(wù)，并結(jié)合各場(chǎng)景未來(lái)可能的用戶分布、各類(lèi)業(yè)務(wù)占比及對(duì)速

率、時(shí)延等的要求，可以得到各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下的5G性能需求。

速率

時(shí)延

覆蓋

總結(jié)與作業(yè)：

章節(jié)或項(xiàng)目名稱1.35G典型應(yīng)用場(chǎng)景

本次授課類(lèi)型囪理論口實(shí)驗(yàn)□理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

了解IMT5G三大應(yīng)用場(chǎng)景

教學(xué)目標(biāo)了解5G三大應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)要求

了解目前主要應(yīng)用歸屬場(chǎng)景

教學(xué)重點(diǎn)eMBB、uRLLC、mMTC含義

教學(xué)難點(diǎn)業(yè)務(wù)的綜合性指標(biāo)要求

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)方法時(shí)間

教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)

與手段分配

復(fù)習(xí)講授法5

5G標(biāo)準(zhǔn)化歷程

新課引入5G行業(yè)專網(wǎng)多媒體20

新課講解5G應(yīng)用場(chǎng)景20

eMBB

mMTC20

uRLLC10

10

總結(jié)復(fù)習(xí)技術(shù)需求與業(yè)務(wù)發(fā)展相互促進(jìn)5

教學(xué)效果及改進(jìn)思路

新課講解

5G三大應(yīng)用場(chǎng)景

從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用場(chǎng)景、業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn)出發(fā)，中國(guó)IMT2020(5G)推進(jìn)

組歸納出連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠等四個(gè)5G主要應(yīng)用

場(chǎng)景。

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)IMT-2020(5G)計(jì)劃中定義了3大應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB,

EnhancedMobileBroadband)、大規(guī)模機(jī)器通信(mMTC,massiveMachineTypeCommunication)和

超高可靠低時(shí)延通信(uRLLC,ultraReliableLowLatencyCommunication)o

cMBB場(chǎng)景

mMTC場(chǎng)景uRLLC場(chǎng)景

eMBB場(chǎng)景關(guān)鍵性能指標(biāo)

eMBB場(chǎng)景指面向移動(dòng)通信的基本覆蓋環(huán)境，能夠在保證移動(dòng)性和業(yè)務(wù)連續(xù)性的前提

下，無(wú)論靜止還是高速移動(dòng)，覆蓋中心還是覆蓋邊緣，都可以為用戶隨時(shí)隨地提供100Mb/s

以上的體驗(yàn)速率，在室內(nèi)、外局部熱點(diǎn)區(qū)域的覆蓋環(huán)境，都可以為用戶提供1Gb/s的用戶體

驗(yàn)速率和10Gb/s以上的峰值速率，滿足10(Tb/s)/km2以上的流量密度需求，每小時(shí)500

km數(shù)量級(jí)的移動(dòng)性，對(duì)于交互類(lèi)時(shí)延敏感操作，可以達(dá)到10ms級(jí)的時(shí)延要求。

uRLLC場(chǎng)景關(guān)鍵性能指標(biāo)

uRLLC場(chǎng)景主要面向遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能交通、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求，這

類(lèi)應(yīng)用對(duì)時(shí)延和可靠性具有極高的指標(biāo)要求，需要為用戶提供毫秒級(jí)的端到端時(shí)延和接近

100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。

mMTC場(chǎng)景關(guān)鍵性能指標(biāo)

mMTC場(chǎng)景主要面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為

目標(biāo)的應(yīng)用場(chǎng)景，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點(diǎn)。這類(lèi)終端分布范圍廣、數(shù)量眾

多，不僅要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力，滿足106/kn?的連接密度指標(biāo)要求，而且還

要保證終端的超低功耗和超低成本。

總結(jié)與作業(yè):

章節(jié)或項(xiàng)目名稱1.35G組網(wǎng)方式/EN雙連接/CU/DU分離

本次授課類(lèi)型囪理論□實(shí)驗(yàn)口理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

理解和掌握5GSA和NSA組網(wǎng)方式和國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商5G組網(wǎng)演進(jìn)方式

教學(xué)目標(biāo)理解和掌握4G/5G雙連接工作原理

掌握5GgNBCU/DU組網(wǎng)方式

NSA和SA組網(wǎng)信令和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流向；

教學(xué)重點(diǎn)

CU/DU分離后組網(wǎng)方式

4/5G雙連接工作流程

教學(xué)難點(diǎn)

CU/DU分離原則；

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)方法時(shí)間

教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)

與手段分配

新課引入講授法25

3G到4G核心網(wǎng)演進(jìn)

多媒體

新課講解5G網(wǎng)元，gNB和5GC20

SA

NSA

10

4G雙連接

4G/5G雙連接10

CU10

DU

10

總結(jié)復(fù)習(xí)5

4G/5G網(wǎng)元混合組網(wǎng)，不同運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求

來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

教學(xué)效果及改進(jìn)思路

新課講解

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5GSA目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

5G組網(wǎng)演進(jìn)

5G雙聯(lián)接（DC）

初始階段：Option3/3a/3x中間階段：Option7/7a/7x長(zhǎng)期階段：Option4/4a

控制面信令用戶向數(shù)據(jù)

雙連接模式下用戶面承載

4G核心網(wǎng)4G吧◎溫4G核心網(wǎng)

分流4G基站—5G基站4G.基站—5G基站4G基站月5G基站|

J控制點(diǎn)

手機(jī)---控制面干如二二控制面----控制面

手機(jī)

一用戶面手機(jī)—用戶面—用戶面

Option3Option3aOption3x

sgNB添加觸發(fā)方式

SgNB盲添加

基于鄰區(qū)測(cè)量報(bào)告的SeNB添加

基于流量的SgNB添加

gNBCU/DU分離

5G

gNB設(shè)備重構(gòu)動(dòng)力及重構(gòu)后組網(wǎng)方式

總結(jié)與作業(yè):

章節(jié)或項(xiàng)目名稱2.1MassiveMIMO/波束管理

本次授課類(lèi)型囪理論□實(shí)驗(yàn)口理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

了解MassiveMIMO的工作原理

教學(xué)目標(biāo)

了解5G波束管理的一般過(guò)程

MIMO通信原理；

教學(xué)重點(diǎn)

波束管理流程

教學(xué)難點(diǎn)波束四元組參數(shù)

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)方法時(shí)間

教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)

與手段分配

新課引入講授法25

MIMO技術(shù)發(fā)展

多媒體

新課講解MIMO系統(tǒng)模型;20

MIMO信道模型：

空時(shí)編碼；

10

MIMO波束成形；

5G中波束表征與波束管理10

?10

10

總結(jié)復(fù)習(xí)5

MIMO技術(shù)最新進(jìn)展。

教學(xué)效果及改進(jìn)思路

新課講解

MIMO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

MIMO系統(tǒng)的稱呼是把整個(gè)無(wú)線傳輸系統(tǒng)當(dāng)作傳輸通道，輸入是在發(fā)射天線之前，輸

MIMO

多輸入多輸出系統(tǒng)

MIMO發(fā)展歷程

1908年馬可尼就提出用MIMO來(lái)抗衰落；

70年代有人提出將MIMO用于通信系統(tǒng)；

1995年Teladar給出了在衰落情況下的MIMO容量；

1996年Foshinia給出了一種多入多出處理算法——對(duì)角-貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)(D-

BLAST)算法；

1998年Tarokh等討論了用于MIMO的空時(shí)碼：

1998年Wolniansky等采用垂直-貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)(V-BLAST)算法建立了一個(gè)

MIMO實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

MIMO系統(tǒng)框圖

r=Hx+n

通過(guò)參考信號(hào)對(duì)H進(jìn)行估計(jì)，作為后續(xù)符號(hào)計(jì)算依據(jù)，信道估計(jì)

多天線工作模式：

發(fā)送分集：主要原理是利用空間信道的弱相關(guān)性，結(jié)合時(shí)間/頻率上的選擇性，為信號(hào)

的傳遞提供更多的副本，從而克服信道衰落，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

空間復(fù)用：在相同的時(shí)頻資源上，存在多層，傳輸多條數(shù)據(jù)流。

波束賦形：通過(guò)調(diào)整天線陣列中每個(gè)陣元的加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生具有指向性的波束，從而獲

得明顯的陣列增益。

多用戶MIMO：MIMOBPMultiple-inputMultiple-output,多輸入輸出,將用戶數(shù)據(jù)

分解為多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流，在指定的帶寬上由多個(gè)發(fā)射天線同時(shí)發(fā)射，經(jīng)過(guò)無(wú)線信道后，

由多個(gè)天線同時(shí)接收，并根據(jù)各個(gè)并行數(shù)據(jù)流的空間特征，利用解調(diào)技術(shù)，最終恢復(fù)出原

數(shù)據(jù)流。

5G中的MassiveMIMO

超過(guò)100根天線，相比傳統(tǒng)8天線獲得更高的空分復(fù)用增益，大大提升頻譜資源利用

相比傳統(tǒng)LTE系統(tǒng)，支持更高階MU-M1MO,支持遠(yuǎn)超過(guò)8個(gè)用戶同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)；

大規(guī)模天線整列的多徑效應(yīng)可以更有利評(píng)估信道的噪聲和用戶間干擾；

較大陣列增益能提高發(fā)射功率的效率，降低基站能耗，實(shí)現(xiàn)綠色通信的最終目的；

大規(guī)模天線整列相比傳統(tǒng)LTE有更高、更遠(yuǎn)、更深的覆蓋；

5G中波束表征

波束用4元組來(lái)描述：方位角、傾角、水平波束寬度、垂直波束寬度，這四個(gè)參數(shù)代

表了SSB波束在空間中的主瓣三維信息。

這四個(gè)參數(shù)用于計(jì)算對(duì)應(yīng)波束的天線權(quán)值，物理層根據(jù)這套權(quán)值來(lái)對(duì)天線進(jìn)行加權(quán)處

理，空口的波束就達(dá)到配置的4元組要求。

5G中波束掃描

波束掃描是基站針對(duì)終端的不同位置在不同方位、傾角的多個(gè)窄帶波束中選擇最優(yōu)波

束發(fā)射來(lái)達(dá)到增強(qiáng)下行覆蓋，減少干擾的效果。在UE接入過(guò)程中基站采用SSB波束輪發(fā)

方式探測(cè)UE的最優(yōu)波束。在UE接入之后，能夠獲取CSI-RS的配置信息后，能夠進(jìn)行

CSI正常反饋，基站則采用CSI-RS波束輪發(fā)的最優(yōu)波束。

盡

頻率＜=3GHz,SSB發(fā)送個(gè)數(shù)最大為4個(gè);

3GHzc頻率＜=6GHz,最大為8個(gè)；

頻率＞6GHz,最大為64個(gè)。

總結(jié)與作業(yè):

章節(jié)或項(xiàng)目名稱2.3OFDM和F-OFDM

本次授課類(lèi)型囪理論□實(shí)驗(yàn)口理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

了解OFDM/F-OFDM的工作原理

教學(xué)目標(biāo)了解OFDM系統(tǒng)的符號(hào)間干擾及載波間干擾產(chǎn)生原因

了解CP的作用

OFDM工作過(guò)程；

教學(xué)重點(diǎn)

CP與GP

教學(xué)難點(diǎn)OFDM調(diào)制原理

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)方法時(shí)間

教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)

與手段分配

OFDM技術(shù)原理

新課引入講授法25

多媒體

新課講解OFDM系統(tǒng)模型20

OFDM系統(tǒng)PAPR

OEDM的符號(hào)間干擾

10

OFDM系統(tǒng)的載波間干擾

CP的作用10

10

10

總結(jié)復(fù)習(xí)5

F-OFDM技術(shù)的發(fā)展

教學(xué)效果及改進(jìn)思路

新課講解

OFDM工作原理：

在［0,2皿的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，采用最易懂的幅度調(diào)制方式傳送信號(hào)：sin(t)傳送信號(hào)a,因此發(fā)

送a?sin⑴，sin(2t)傳送信號(hào)b,因此發(fā)送b?sin(2t)。其中，sin(t)和sin(2t)的用處是用來(lái)承

載信號(hào)，是收發(fā)端預(yù)先規(guī)定好的信息，在本文中一律稱為子載波；調(diào)制在子載波上的幅度

信號(hào)a和b,才是需要發(fā)送的信息。因此在信道中傳送的信號(hào)為a?sin(t)+b?sin(2t)。在接

收端，分別對(duì)接收到的信號(hào)作關(guān)于sin(t)和sin(2t)的積分檢測(cè)，就可以得到a和b了。

Sin(t)Xsin(2t)時(shí)域波形圖三：發(fā)送在無(wú)線空間的疊加信號(hào)a,sin(t)+b,sin(2t)

接收信號(hào)乘sin(t),積分解碼出a信號(hào)。接收信號(hào)乘sin(2t),積分解碼出b信號(hào)

將sin⑴和sin(2t)擴(kuò)展到更多的子載波序列｛sin(2n?Af?t),sin(2n?Af?2t),sin(2

Jt?Af?3t),...,sin(2Jt-Af?kt)｝(例如k=16,256,1024等)，應(yīng)該是很好理解的事情。

其中，2n是常量；Af是事先選好的載頻間隔，也是常量。It,2tkt保證了正弦波序列

的正交性。

將cos(t)也引入。容易證明，cos(t)與sin(t)是正交的，也與整個(gè)sin(kt)的正交族相正

交。同樣，cos(kt)也與整個(gè)sin(kt)的正交族相正交。因此發(fā)射序列擴(kuò)展到｛sin(2n-A

f,t),sin(2n?Af?2t),sin(2n?Af?3t),...,sin(2n?Af?kt),cos(2Jt,Af,t),cos(2n?△

f,2t),cos(2”?△f?3t),...,cos(2T△f?kt)｝也就順理成章了。

經(jīng)過(guò)前兩步的操作，選好了2組正交序列sin(kt)和cos(kt),這只是傳輸?shù)摹敖橘|(zhì)"。真

正要傳輸?shù)男畔⑦€需要調(diào)制在這些載波上，即sin(t),sin(2t)，…,sin(kt)分別幅度調(diào)制

al,a2,...,ak信號(hào),cos(t),cos(2t),...,cos(kt)分別幅度調(diào)制bl,b2,...,bk信號(hào)。這2n組互相正交的

信號(hào)同時(shí)發(fā)送出去，在空間上會(huì)疊加出怎樣的波形呢？做簡(jiǎn)單的加法如下：

f(t)=alsin(27t-Af-t)+a2-sin(27t-Af-2t)+a3-sin(2nAf-3t)+...ak-sin(27t-Af-kt)+

bl-cos(2jr-Af-t)+b2cos(27cAf-2t)+b3-cos(2n-Af-3t)+..,bk-cos(2n-Af-kt)

=Eak,sin(2”?Af,kt)+Ebk,cos(2頁(yè),Af?kt)

為了方便進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，上式有復(fù)數(shù)表達(dá)形式如下:

f(t)=SFk,e(j?2n?△f,kt)

信息上子載波空中疊加波形解調(diào)信號(hào)m

m

?m

?m

?m

每個(gè)子載波序列都在發(fā)送自己的信號(hào)-，互相交疊在空中，最終在接收端看到的信號(hào)就是

f(t)o接收端收到雜糅信號(hào)f(t)后，再在每個(gè)子載波上分別作相乘后積分的操作，就可以取

出每個(gè)子載波分別承載的信號(hào)了。

OFDM信號(hào)頻譜

OFDM信號(hào)頻譜有別于傳統(tǒng)的多載波系統(tǒng)，其子載波間需要的隔離帶寬大為減少，頻

譜利用率有極大提升。但是由于載波間隔小，對(duì)頻偏極為敏感。

多徑信道

OFDM信號(hào)經(jīng)過(guò)多徑信號(hào)后，由于多徑延時(shí),會(huì)產(chǎn)生符號(hào)間干擾，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生載波間

干擾。

TX:RX:

TX:

TX:

P-OFDM:https://www.mathworks.com/help/comm/ug/f-ofdm-vs-ofdm-modulation.html

總結(jié)與作業(yè):

章節(jié)或項(xiàng)目名稱2.4-2.8NOMA和D2D等新技術(shù)

本次授課類(lèi)型囪理論□實(shí)驗(yàn)口理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

了解NOMA技術(shù)工作原理

了解D2D通信的資源調(diào)度方法

教學(xué)目標(biāo)

了解同時(shí)雙工通信的技術(shù)原理

了解上下行解耦的頻段配置

NOMA技術(shù)與SIC（串行干擾消除）

教學(xué)重點(diǎn)

上下行解耦頻段配置

教學(xué)難點(diǎn)同時(shí)雙工通信的干擾消除方法

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)方法時(shí)間

教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)

與手段分配

5G降低時(shí)延提升覆蓋的場(chǎng)景需求

新課引入講授法25

新課講解低時(shí)延技術(shù)：多媒體20

NOMA技術(shù)

D2D通信技術(shù)10

提升覆蓋技術(shù)：

10

上下行解耦

超級(jí)上行技術(shù)10

提升頻譜利用率：10

同時(shí)雙工通信

5

BWP技術(shù)

總結(jié)復(fù)習(xí)

不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景的需求，促進(jìn)低時(shí)延、深度覆蓋的發(fā)展。

教學(xué)效果及改進(jìn)思路

新課講解

NOMA技術(shù)原理：

正交多址技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾的區(qū)分，但是系統(tǒng)容量受限。通過(guò)NOMA技術(shù)可以實(shí)

現(xiàn)用戶的同時(shí)接入、小包信息傳輸，有限減低接入和消息傳輸時(shí)延。

頻分時(shí)分海分蓑用

網(wǎng)戶2■

用戶3,?用戶3

win4系統(tǒng)兩度，督個(gè)用戶數(shù)據(jù)占用?個(gè)RB1WO4

4個(gè)用戶占用4個(gè)RB,互不干擾

NOMA技術(shù)通過(guò)引入可控的干擾，在解調(diào)過(guò)程中，逐步去除解出的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)于正交

多址技術(shù)600%以上的容量

SIC

祈?4|_

串行干擾刪除(SIC)的基本原理是逐步減去最大信號(hào)功率用戶的干擾，SIC檢測(cè)器在

接收信號(hào)中對(duì)多個(gè)用戶逐個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)判決，判決出一個(gè)用戶就同時(shí)減去該用戶信號(hào)造成的

多址干擾(MAI),按照信號(hào)功率大小的順序來(lái)進(jìn)行操作，功率較大信號(hào)先進(jìn)行操作。這樣

一直進(jìn)行循環(huán)操作，直至消除所有的多址干擾為止。

MUSA充分利用了遠(yuǎn)、近用戶的發(fā)射功率差異，在發(fā)射端使用非正交復(fù)數(shù)擴(kuò)頻序列對(duì)

數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并在接收端使用連續(xù)干擾消除算法濾除干擾，恢復(fù)每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)。多用

戶共享接入允許多個(gè)用戶復(fù)用相同的空口自由度，可顯著提升系統(tǒng)的資源復(fù)用能力。作為

一項(xiàng)多用戶檢測(cè)技術(shù)，SIC早在CDMA中被采用。SIC在性能上與傳統(tǒng)檢測(cè)器相比有較大

提高，而且在硬件上改動(dòng)不大，從而易于實(shí)現(xiàn)。

D2D通信技術(shù)

PCI

D2D通信引入新的PC5接口作為直通通道，可以采用集中式調(diào)度和自主式調(diào)度兩種調(diào)

度方式?；诨镜恼{(diào)度方式，稱為集中式調(diào)度。自主式調(diào)度流程如下：

傳統(tǒng)的DSRC機(jī)制采用全分布式自由競(jìng)爭(zhēng)方案，當(dāng)用戶數(shù)較多時(shí)資源碰撞沖突加劇，

系統(tǒng)性能急劇惡化，系統(tǒng)性能曲線快速降低。

V-UE始終處于一個(gè)資源池中傳輸，當(dāng)用戶密度很大的時(shí)候，很多用戶使用同一個(gè)資源

池，由于隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)包碰撞，丟包率大幅度上升。該方案對(duì)于用戶密度較

低的公共安全業(yè)務(wù)而言還可以接受，但是在用戶密度動(dòng)態(tài)范圍很大的車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，高丟包

率對(duì)于丟包容忍很低的安全業(yè)務(wù)是不可接受

優(yōu)化方案（半靜態(tài)競(jìng)爭(zhēng)）：

當(dāng)觀察到自身使用的資源池利用率很高，并且存在其他資源池利用率較低，則車(chē)輛自

主切換到利用率低的資源池，有效避免一個(gè)資源池內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)用戶過(guò)多造成的數(shù)據(jù)碰撞的問(wèn)

題。

N+八N+t2

資源選擇窗口一

小一資源選擇預(yù)約卜次

感知窗口(重選)O『?吉用資源

?1OOPms,iH半持續(xù)周1

N-\000N-\N(N+A/)本次(N+M+1)時(shí)間

發(fā)送預(yù)約下次發(fā)送

資源分配算法主要分為3個(gè)過(guò)程:

資源感知過(guò)程

資源選擇過(guò)程

資源重選過(guò)程

C-V2X是目前D2D的主要應(yīng)用場(chǎng)景。

上下行解耦

傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)，采用頻分或是時(shí)分的上下行方式，受限于終端的發(fā)射功率，會(huì)造成

上下行覆蓋不均衡的情況。5G針對(duì)上行或是下行覆蓋不足的場(chǎng)景，提出利用低頻段路損較

小的特性，來(lái)平衡上下行覆蓋，定義了單獨(dú)的SUL和SDL頻段，并定義了于高頻段的組

合關(guān)系。

NR頻段號(hào)頻段/MHz雙工制式NR頻段號(hào)頻段/MHz雙工方式

n801710~1785SULn83703?748SUL

n81880?915SULn841920?)980SUL

n82832?862SULn861710?1780SUL

NR頻段號(hào)頻段/MHz雙工制式SUL頻段

n783300?3800TDDn80>n81、n82、n83、n84、n86

n794400?5000TDDn80、n81

BWP技術(shù)

部分帶寬(BandwidthPart,BWP)有時(shí)也稱帶寬自適應(yīng)(BandwidthAdaptation),該特性

可以降低終端設(shè)備的工作帶寬，使僅支持小帶寬的終端設(shè)備能夠在系統(tǒng)大帶寬小區(qū)中工

作，并可使終端設(shè)備在不同工作狀態(tài)下使用不同的工作帶寬。

按照工作階段不同，BWP主要分為以下4類(lèi)。

1)InitialBWP

InitialBWP是UE初始接入階段使用的BWP,用于UE接入前的信息接收，主要是用

于接收SIB和RA相關(guān)信息，一般在Idle態(tài)時(shí)使用。該參數(shù)在SIB1中配置，如果SIB1中

沒(méi)有InitialBWP配置，就以CORESETO的帶寬作為InitialBWP帶寬。

2)DedicatedBWP

DedicatedBWP主要用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，可以配置多個(gè)，在RRC連接狀態(tài)，由RRC信

令配置。

3)ActiveBWP

UE在RRC連接狀態(tài)某一時(shí)刻激活的BWP,是DedicatedBWP中的一個(gè)。UE只在Active

BWP中接收PDCCH、PDSCH和CSI-RS,發(fā)送SRS、PUCCH和PUSCH。

4)DefaultBWP

在RRC連接狀態(tài)中，當(dāng)UE的BWP激活定時(shí)器超時(shí)后,UE所工作的BWP是Dedicated

BWP中的一個(gè)，通過(guò)RRC信令指示DedicatedBWP中的一個(gè)為DefaultBWP?

總結(jié)與作業(yè):

章節(jié)或項(xiàng)目名稱2.9切片技術(shù)

本次授課類(lèi)型口理論口實(shí)驗(yàn)囪理實(shí)一體口實(shí)訓(xùn)口實(shí)習(xí)

班級(jí)地點(diǎn)周次星期節(jié)次授課進(jìn)度

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后

□符合口超前口滯后