5G通信关键技术剖析.ppt

中国提出的蜂窝网络架构 该蜂窝网络架构是异构的：宏蜂窝、微蜂窝、小蜂窝、中继站等 为满足高速运动车辆(如高铁、动车)内用户的通信需求，在网络架构中引入新的网元——移动飞蜂窝 (MFemtocell) 移动飞蜂窝融合了移动中继和飞蜂窝的特点，部署在车厢箱体内部，为车内用户提供通信服务，而大规模天线部署在厢体外部与室外基站实施通信，大规模天线系统再通过电缆与车厢内的飞蜂窝接入点连接，移动飞蜂窝可看成是室外基站的一个用户单元，而移动飞蜂窝的接入点又可看成是车厢箱内用户的归属基站 特点：短期内基础实施建设成本高，但从长远考虑，却能有效改善蜂窝平均吞吐量、频谱效率、能量效率和数据速率 日本提出的蜂窝网络架构 幻影蜂窝(Phantom Cell)：将宏蜂窝和小蜂窝重叠部署，利用低频段提供宽覆盖范围和控制信令交互，并支持移动性，而利用高频段为小蜂窝提供数据通信，即利用SHF频段(3-30GHz) 和EHF频段(30GHz以上) 构建小蜂窝，配置在地铁及公交车等移动体上形成“移动蜂窝小区”或部署在无线热点地区，根据用户的移动性和各蜂窝小区的需求分配无线资源 日本提出的蜂窝网络架构 幻影蜂窝用到大量新技术： 非正交多址 (NOMA) 接入技术：将一个时频资源块分配给多个用户，可使无线接入宏蜂窝的总吞吐量提高50% (在宏蜂窝中采用) 在 SHF的低段 (6GHz以下)部署的小蜂窝采用区域重叠和协作传输多点传输(CoMP)抑制相互干扰，而在 SHF的高段 (6-30GHz)和EHF频段部署的小蜂窝采用大规模MIMO技术，为多个数据流分别形成定向波束 CoMP是 LTE-A系统的核心技术之一，其基本思想是利用不同小区的多个基站协同发送一个终端用户数据或联合接收一个终端用户数据，在提升小区边缘用户频谱效率的同时，降低协作小区间干扰 METIS提出的蜂窝网络架构 METIS 尚未提出完整的 5G蜂窝网络架构，但围绕需求分析、架构设计和关键技术做了大量研究。5G以提升用户体验为目标，应加强多种技术整合，如将宏蜂窝、微蜂窝、热点小基站以及 WiFi等多种网络融合，为不同场景的用户提供最佳服务。除了通过提高无线传输能力承载更高数据速率外，其网络架构应是分布式、扁平化的，以消除网络流量瓶颈和传输时延，并符合移动互联网业务特征 METIS: Mobile and wireless communica-tions Enablers for the Twenty-twenty In-formation Society是由欧盟第七框架资助的一个研究计划联盟，致力于研究5G移动通信的相关技术和标准 未来网络形态和趋势 基于云组网技术：将数据中心置于云平台上，能在任意地点和各种终端方便获取，涉及两个关键技术： 网络功能虚拟化(NFV)：网络功能从传统的与硬件设备绑定改变为基于云计算的数据中心架构，既可在核心网实现，也可在接入网实现，如构建云接入网(cloud-RAN) 软件定义网络(SDN)：将控制面和数据面分离，其关键包括：1)如何为控制面和数据面实体之间提供一种开放接口；2)外部应用如何调用和控制网络实体 利用这两项技术可实现移动通信网络革命性改变 未来网络形态和趋势 融入“人”的网络（Everything-in-the-loop） 用户行为与需求成为网络的一部分，并影响和改变网络形态和信息传递 “群落化”网络结构 根据用户行为与需求，网络构成一个个类似生物学上的群落，形成逻辑群落，逻辑群落中具有频繁的信息交互 “联邦”自治式网络 固定的物理位置(如写字楼、商场)或相对位置(如车联网)形成物理群落，物理群落具有一定的自主管控能力 大规模MIMO技术 MIMO：在收发两端均配置多个天线单元，通过增加天线数量，获得更大的信道自由度(除时域和频域外，增加大量空域自由度)。 MIMO技术是上世纪90年代末的研究成果，2006年率先用于WiFi，随后也用于3G系统(WiMAX) 如果阵元间距满足要求，通过交叉极化和角度配置，能保证信道矩阵统计独立，利用空间维度能实现复用和分集，支持高速数据传输 MIMO系统能有效改善传输可靠性、频谱效率和能量效率 大规模MIMO技术 在IEEE802.11n中，天线配置最多为4发4收 IEEE 802.11ac和LTE-A中，天线配置最多为8发8收 在实际应用中，由于移动终端体积、重量、功耗等限制，一般配置1-2根天线 在单用户MIMO(SU-MIMO)系统中，天线数受限于终端，而在多用户MIMO (MU-MIMO) 系统中，可将多个用户终端天线组合，克服天线数受限的瓶颈；在协作多点 (CoMP)系统中，也可通过多个基站协作构建MIMO系统 大规模MIMO技术 大规模MIMO(massive MIMO, large-scale MIMO