5G 无线通信技术及是德科技解决方案.PDF

5G 无线通信技术及是德科技解决方案 李峰 1 概述 从1992 年GSM 开始进入中国到现在，数字移动通信仅仅用20 多年的时间就已经全面地改变了我 们的工作方式和生活方式，随着智能终端和平板电脑的普及，人们的工作和生活越来越依赖移动 数据信息交换，同时物联网也逐步从概念走向现实，M2M 信息交换使无线通信从传统电信领域飞 速地扩展到金融，交通，电力，医疗，家居，工业控制，农业，环境保护等非电信行业，并且必 将渗透到所以行业，而这些传统非电信行业的无线技术化是即信息革命后的又一次重大飞跃。这 两个方面导致了无线通信数据传输需求的迅猛发展，统计显示2012 年全球移动数据流量大幅增长 了70% ，达到了8.85x1015TB ，预计从2012 年到2017 年将增长13 倍，到2017 年，全球通过无线 通信方式传输的数据量将超过有线方式，将占到55% ，同时平均每部移动终端将产生2.7GB 的数 据流量，所以未来5-10 年的无线通信给现行的网络和设备带来极大的压力，目前的3G 和4G 都 无法完全满足，于是业界提出了第5 代无线通信即5G 。中国IMT2020 5G 白皮书就把5G 描述为 以用户为中心构建的全方位信息生态系统，5G 将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体验，便 捷地实现人与万物的智能互联。5G 将为用户提供光纤般的接入速率，“零”时延的使用体验，千 亿设备的连接能力，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，业务及 用户感知的智能优化，同时将为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最终实现 “信息随心至，万物触手及”的总体愿景[1]。 5G 总体愿景摘自中国IMT2020 5G 白皮书 业界已经提出一些5G 关键性能指标，主要包括用户峰值速率、用户体验速率，带宽、连接数密 度、端到端时延、移动性等 5G 无线接入关键性能指标 5G KPI’s Values Comment 峰值速率 10 Gbps 是目前4G 的10 倍以上 带宽 0.5-2GHz 10 GHz 以上采用超宽带 用户体验速率 100 Mbps 广域网覆盖的最低要求 连接数密度 1M/km2 使用于体育场等场景 端到端时延 ~ 1msec 零时延用户体验 移动性 500km/h 适用于高铁等高速移动场景 同时我们也认为 5G 设备和应用将灵活地匹配不同的场景，因为针对速率，移动性，时延，成本， 能耗等各个方面的要求在不同应用场景下有很大区别，如下面两张图所示比较 左图是针对高速率数据传输场景，使用的技术重点在于实现高吞吐率，高流量密度，高频谱效率， 短时延等，右图是针对物联网M2M 场景，使用的技术就偏重在低设备成本，高连接数，极长的 电池寿命等 由于物联网对速率和带宽要求较低，目前的无线技术可以很好地融合实现，本文主要探讨由超高 速率传输所推动的5G 新技术带来的挑战以及是德科技为业界提供的5G 全面解决方案 2 5G 关键技术和测试方案 为了实现5G 无线数据传输的性能指标，需要采用革命性的无线技术，从深挖频谱效率，功率效 率和用户数量角度提出了大规模MIMO 技术，从频率资源和超高吞吐率所要求超宽带调制的角度 提出了使用毫米波频段，从大幅度提高流量密度以及高频段信号衰减的角度提出了超密集组网和 协作式网络，以及完全基于软件无线电的新型物理层技术，包括NOMA，FBMC，Full Duplex 等， 这些已经成为5G 无线传输方面的标志性技术，并且远远超过4G ，所以5G 从无线技术角度也被 称为革命而不是演进。但是革命性的技术也给研发和测试带来了巨大的挑战，尤其是大规模 MIMO，毫米波以及超宽带信号产生和接收分析使传统无线通信测试仪表很难满足要求。是德科 技凭借超过70 年的测试测量仪表历史和领先的无线通信仪表平台，可以给业界提供最全面的5G 无线通信测试解决方案，可以覆盖各种5G 关键技术，以及包括