《通信信号处理第一次作业》.docVIP

第一次作业 2016.4.6 通信信号处理 第一次作业 概述5G无线通信技术的发展概况并与4G无线通信技术进行比较 5G无线通信技术概念 5G无线通信技术实际上就是无线互联网网络（见图1），这个技术将支持OFDM（正交频分复用）、MC-CDMA（多载波码分多址）、LAS-CDMA（大区域同步码分多址）、UWB（超宽带）、NETWORK-LMDS（区域多点传输服务）和IPv6（互联网协议）。事实上，IPv6是4G和5G技术的基础协议。5G技术是一个完整的无线通信系统，没有任何限制，所以我们将5G称为真正无线世界者WWWW（Worldwide Wireless Web，世界级无线网）。 5G无线通信技术发展概况 《5G无线通信技术发展跟踪与分析》一文将5G的关键技术分为4个类别进行阐述，即新型多天线传输技术、高频段传输关键技术、密集网络关键技术和新型网络架构。 新型多天线传输技术 随着通信产业的发展，频谱资源日益稀少，因此，提高频谱利用率成为未来通信技术发展的重要方向。在这种背景之下，基于大规模天线阵列（LSAS：Large Scale Antenna System） 和大规模MIMO（Massive MIMO）等通信技术被相继提出。其中，利用LSAS技术可以带来巨大的阵列增益和干扰抑制增益，使小区总的频谱效率和边缘用户的频谱效率得到极大的提升。同时，LSAS技术还可以实现对空间位置的划分，利用空分多址，同时服务多个用户。 高频传输技术 由于各类无线通信和无线应用的快速发展，各国的低频段频谱资源都已经十分紧张，很难找到适合5G技术应用的新频段。同时，为了保证5G技术所需要的更大传输带宽，各种射频器件也势必要调整到更好的工作频率上。因此，未来5G技术须向高频段扩展，尤其是毫米波频段，该频段频谱资源丰富，具有连续的大带宽，可以满足短距离高速传输的需求。 但是，由于电磁传播的特性，高频传输目前还面临很多实际的困难。由于空气的吸收作用，频段越高的电磁波路径损耗越大。例如，60GHz的电磁波路径损耗要比5GHz的电子波高出20多个dB。同时，高频段传输以直射路径为主，绕射能力较差，当基站与用户间的直视径受到阻挡，传输性能将显著下降。另外，高频段器件的技术难度较大，相关工艺还不成熟，因此，高频段相关器件较少且价格较贵，给高频段通信带来很大的技术挑战。 密集网络技术 为应对未来持续增长的数据业务需求，采用更加密集的小区部署将成为 5G 提升网络总体性能的一种方法。通过在网络中引入更多的低功率节点可以实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量的目的。但是，随着小区密度的增加，整个网络的拓扑也会变得更为复杂，会带来更加严重的干扰问题。因此，密集网络技术的一个主要难点就是要进行有效的干扰管理，提高网络抗干扰性能，特别是提高小区边缘用户的性能。 新型网络架构 未来的 5G 网络必将是多种网络共存的局面，融合多种通信方式将成为一个显著的特点。由于移动通信网络的演进特性，未来的网络将包括 3G、4G以及 WLAN 网络等多种制式，是无缝、异构、融合的网络。因此，未来 5G 将形成蜂窝与 Wi-Fi 融合组网的新型网络架构，可以有效利用非授权频段实现业务分流。 另一方面，随着移动通信业务量的不断增长，基站所承担的业务量和计算量也越来越大。为了减轻基站压力，提高传输速度，D2D（Device to Device）网络的概念被提出。目前，在 LTE Rel-13 中已经开始讨论 D2D 技术，未来也将成为 5G 中的关键技术。D2D 技术即终端直通技术，指终端之间通过复用小区资源直接进行通信的一种技术。D2D 技术无需基站转接而直接实现数据交换或服务提供（如图 6 所示），可以有效减轻蜂窝网络负担，减少移动终端的电池功耗、增加比特速率、提高网络基础设施的鲁棒性。然而，在蜂窝通信系统与 D2D 通信系统融合的系统中，网络需要决定何时启用 D2D 通信模式，以及 D2D 通信如何与蜂窝通信共享资源，是采用正交的方式，还是复用的方式，是复用系统的上行资源，还是下行资源，这些问题也增加了 D2D 辅助通信系统资源调度的复杂性。 5G无线通信技术与4G通信技术的比较 LTE-Advanced：4G和5G之间的桥梁 LTE-Advanced（简称LTE-A）是原始LTE技术朝着更高带宽的演变，承诺带来三倍于基本LTE网络的速度。 LTE-A主要由5个部分所组成，分别是载波聚合、提升的的MIMO、协调式多点（COMP）、中继站、异构网络或HetNet。 4G与5G网络的区别和相似之处 载波聚合或新道具和是一种传输方案，可允