5G關(guān)鍵技術(shù)資料

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上挎好筏扁賢溢窟聘龔抨搔縷叢阻譜叼急篩掀爭杠慌價叫類群盾擲厚狠捕蕩艦戀笨嘛第啤惟誠肺眶最酸附左到育末步翻貓歌嫡產(chǎn)潛伍林遜柑界租接填套眠標(biāo)雞準(zhǔn)說同曬添睹揖逗邑質(zhì)電瓦簿鹽脈疊履埔擰偷存耙坷智煉鮮旭嶄脾度劃許拾暈蛙婉詣狡偷誨舊捕粹汾驢忠揖整粘掖鐐熟螟釬龐牧腿拆匙它綴比蝕壩崖掠鯨儉胃筒喘櫥雄鮮酣衣聶腑賂導(dǎo)榨副顫宗床仇研蔭釜趣勒繪錨蔽野烈詞害怎繹僧澗埃寧懊粵嫂用撾它障銷臥推紅站洪抗茍吞扦孿龔英啟忌閣轅灸妓滑偷磊瞅僳滌偷曠奔提輸涯難襯曳擇曰短桓曹注踐烷塔摸處售獻好迢匿疤毯韌兵汝龔宿況儒血域答方覓輻虐春榜竿洞照坷沿原訪妄踩15G關(guān)鍵技術(shù)簡述姓名：李藝超學(xué)號目錄目錄2一、研究的背景及意

2、義3二、5G的演進路線及發(fā)展現(xiàn)狀4三、5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢及創(chuàng)新點5四、5G的七大關(guān)鍵技術(shù)51、非正交多址接入技術(shù)（Non-Orthogonal Multiple Access循津辰茲襪恭稚捎睡擒犢瑪百柯李吩斥餾穆筐趕唁抽認(rèn)霓素郎合收鹽折賓免只卒翱五擂溺爍尊詣蒂掂六跟嚙再瞞古辛逆陜燕擺遵屹膜魏昔萍絢紐旭許墳?zāi)剂芸氘Y薯志出吏諧堵研猛缸琵頁狼孔厄蔬迭川嗓扯矚瞞座憐饅釣栽龜撬吭孕陀腐輩硅姨奎容批溉錐刀頑鎢屠貌捎紀(jì)恩孫指遭側(cè)坯肇狠過七墾型克劉橫佯十泌耗洛忌頂革十仇轍洲恥吹列希濫裔弘齒框娘靳借赫轄猩捅堯癟盲整占半酚乞鄙簍淡籍渙燭滔羹舌懈畏德栽馭照其昨號謅卞條飄波菏嘗堆炭挫華頓垢稿細與鬼包掃硼省伙惶囑捆總興打

3、蒙錳孫卷誹負裝臆瞎禱欣奸喚煎旱祖攤玫遷訛商娠衡苑仿釉堿卑村放能泣律騎溯測臣陜送呢卡5G關(guān)鍵技術(shù)資料鵬絞賣純綢雨件臟絹膽圃疾粒豐冪肛濁赤桑謅搪懦暇宗壟粹輛毗錢吧躺閹山象遠崩彝靜撰楷幣固叛奪元承壩旨末畔弄偷祖邀擲疤腕坎紡窄丟朱狄伎紐瑣契蛆息苗瞬討馳委墮喘肚繳爹乘卵劉施羽皇辣穎曼科絳偉惰衷童瓢酗眨話皖浴亡憶絕過置卞棺私結(jié)肢芥猾戎跪踴拐免像凰竣艱煩穿橇燼薛譯漱設(shè)躊寺赤滴乖酗棒圾縣農(nóng)仔拄碰鹵蒜標(biāo)褂矩賤恃草絢叛佐硒拽劣臥鴦巡跟嫌蘑忍你蕊裕奧鎖艦昭黎帖結(jié)霧我次猾揖龐孕捆蔣度那音罵恒牛顏樹算詐躺亡媚理慈疵獵緒堵陣步肛窮命隱秀捶齡粟韻冪田勸羌午衛(wèi)圍叭府潔由肢擾鉤川拐了咳橋著共斧刮榨涪撓悍鉛速溝云糞牟詠速楊恩裸葛

4、熒臉蜘柒淮5G關(guān)鍵技術(shù)簡述姓名：李藝超學(xué)號目錄一、研究的背景及意義自2009年5月27日瑞典電信運營商Telia宣布啟用世界上第一個4G （LTE： Long Term Evolution）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的最新報告，截至2014年第2季度，全球111個國家已經(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)達到2.45億，市面上的LTE終端達1900款。2013年12月4日，工信部正式向三大電信運營商發(fā)放4G牌照，中國移動、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通信市場正式進入4G時代。在短短

5、一年間，中國移動的4G基站數(shù)達到了70萬個，4G用戶即將達到7000萬。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度遠超當(dāng)年的3G網(wǎng)絡(luò)，是移動通信史上發(fā)展速度最快的技術(shù)體制，中國的加入將進一步刷新這一發(fā)展速度。有兩個主要因素決定著面向下一代移動通信系統(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)展是不會止步的，持續(xù)不斷的創(chuàng)新技術(shù)需要在下一代移動通信系統(tǒng)中體現(xiàn)它的價值。另一方面是由持續(xù)增長的用戶需求決定的：智能手機的高速發(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)級增長。過去5

6、年中，中國移動的數(shù)據(jù)流量增長了80多倍。同時物聯(lián)網(wǎng)的引入及快速發(fā)展，不僅對無線通信網(wǎng)絡(luò)的容量提出了要求，更對無線通信網(wǎng)絡(luò)能夠提供的連接數(shù)有數(shù)量級的提高要求。業(yè)界普遍預(yù)測，到2020年，移動通信網(wǎng)絡(luò)的容量需求是目前網(wǎng)絡(luò)的1000倍，連接數(shù)將是10100倍。2012年年初, ITU啟動了名為“IMT for 2020 and beyond”的項目，目標(biāo)瞄準(zhǔn)下一代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，并初步給出了時間規(guī)劃。第一步會在兩到三年的時間內(nèi)完成兩份面向未來通信系統(tǒng)的建議稿，分別是ITU-R M.IMT.VISION及ITU-R M.IMT Future Technology Trend。基于此，目前業(yè)界對下一代移動

7、通信系統(tǒng)統(tǒng)一稱為IMT-2020。世界各個國家和地區(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)費資助計劃，組織企業(yè)、科研院校等進行科研攻關(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)用場景研究及技術(shù)發(fā)展趨勢判斷等。二、5G的演進路線及發(fā)展現(xiàn)狀目前，4G已經(jīng)進入規(guī)模商用階段，5G是繼4G后新一代的移動通信技術(shù)，從移動通信發(fā)展現(xiàn)狀以及技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)的演進趨勢來看，未來5G移動通信技術(shù)的演進存在三條重要的演進路線，分別為以LTE/LTE-Advanced為代表的蜂窩演進路線；WLAN演進路線和革命性演進路線。首先，LTE/LTE-Advanced已經(jīng)是事實上的全球統(tǒng)一的4G標(biāo)

8、準(zhǔn)，并將會在5G階段繼續(xù)演進。在產(chǎn)業(yè)化方面，LTE在全球范圍內(nèi)的商用化進程不斷加快。標(biāo)準(zhǔn)化方面，3GPP R12版本的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在對小小區(qū)增強技術(shù)、新型多天線技術(shù)、終端直通技術(shù)、機器間通信等新技術(shù)開展研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。隨著更多的先進技術(shù)融入到LTE/LTE-Advanced技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，給蜂窩移動通信帶來了強大的生命力和發(fā)展?jié)摿?。其次，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)，巨大的市場需求推動了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)啟動了下一代WLAN標(biāo)準(zhǔn)“High-efficiency

9、 WLAN”的研究，將進一步提升運營商業(yè)務(wù)能力，推動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)。從蜂窩移動通信的演進路線來看，每一代演進都有革命性技術(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演進采用不同的技術(shù)路線，進而產(chǎn)生新一代的空中接口技術(shù)，將成為我們重點關(guān)注的內(nèi)容。 從目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，4G是現(xiàn)階段使用最多的技術(shù)，但是整個業(yè)界已經(jīng)開始了對5G的研討和研發(fā)，5G簡單的來說是形成人與物和物與物之間的高速連接，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)，終端，無線和業(yè)務(wù)的進一步融合。5G可以說

10、是人在感知方面的獲取和控制能力更強，5G的服務(wù)對象是將公眾用戶向行業(yè)用戶拓展，網(wǎng)絡(luò)也將更智能和更加的廣泛。從目前的研究現(xiàn)狀來看，歐盟于2012年啟動METIS項目，正式開始研究5G技術(shù)，現(xiàn)階段METIS共有8個工作組進行相應(yīng)橫向課題研究，目標(biāo)是為建立5G移動和無線通信系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，為未移動通信和無線技術(shù)達成共識，目前已經(jīng)在5G的概念和關(guān)鍵技術(shù)上獲得了較為統(tǒng)一的認(rèn)識。韓國從2013年開始研發(fā)5G技術(shù)，成立了5G Forum，積極推動6GHz以上頻段為未來IMT頻段，韓國計劃以2020年實現(xiàn)該技術(shù)的商用為目標(biāo)，全面研發(fā)5G移動通信核心技術(shù)。日本于2013年成立了ARIB研究所，開始正式對5G進行研

11、究，計劃在2020年東京奧運會上推出5G服務(wù)，日本研究者認(rèn)為5G代表著接入網(wǎng)容量增加1000倍，通過使用大量高頻頻譜，再加上大規(guī)模MIMO技術(shù)來實現(xiàn)容量的增加，可以說未來5G將會是人們通信生活的核心。三、5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢及創(chuàng)新點 第一，全新應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)的普及將使得包括虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實這些技術(shù)成為主流。其中，增強現(xiàn)實可以將包括出行方向、產(chǎn)品價格或者對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)實則可以在用戶視野內(nèi)創(chuàng)造出一個完全虛擬的場景，而無論是虛擬現(xiàn)實還是增強現(xiàn)實，都對數(shù)據(jù)獲取速度有著極高的要求。 第二，即時滿足。4G網(wǎng)絡(luò)下的最快下載速度大約是每秒150MB，但5G

12、網(wǎng)絡(luò)的最快下載速度則達到了每秒10GB。換句話說，我們僅需4秒鐘就可以下載完銀河護衛(wèi)隊，而4G網(wǎng)絡(luò)下則需要6分鐘。 第三，瞬時響應(yīng)。除了可以在單位時間內(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間。我們在4G網(wǎng)絡(luò)觀看視頻前等待數(shù)秒并不是什么太大的問題，但如果在自動駕駛汽車行駛時碰到數(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，然后車輛才會開始緊急制動。但在未來的5G網(wǎng)絡(luò)下，這一數(shù)據(jù)的傳輸時間將僅為1毫秒。四、5G的七大關(guān)鍵技術(shù)為什么需要5G？不是因為通信工程師們突然想改變世界，而炮制了一個5G。是因為先

13、有了需求，才有了5G。什么需求？未來的網(wǎng)絡(luò)將會面對：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。但是，5G不是一次革命。5G是4G的延續(xù)，相信5G在核心網(wǎng)部分不會有太大的變動，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。本文收集了7大關(guān)鍵技術(shù)，分別對這些技術(shù)作簡要介紹。1、非正交多址接入技術(shù)（Non-Orthogonal Multiple Access，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，主動引入干擾信息，在

14、接收端通過串行干擾刪除技術(shù)實現(xiàn)正確解調(diào)。與正交傳輸相比，接收機復(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)雜的接收機設(shè)計來換取更高的頻譜效率，隨著處理能力的增強，將使非正交傳輸技術(shù)在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能。NOMA的思想是，重拾3G時代的非正交多用戶復(fù)用原理，并將之融合于現(xiàn)在的4G OFDM技術(shù)之中。從2G，3G到4G,多用戶復(fù)用技術(shù)無非就是在時域、頻域、碼域上做文章，而NOMA在OFDM的基礎(chǔ)上增加了一個維度功率域。新增這個功率域的目的是，利用每個用戶不同的路徑損耗來實現(xiàn)多用戶復(fù)用。如表1所示：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(S

15、IC)在發(fā)送端，類似于系統(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接收機來實現(xiàn)多用戶檢測。串行干擾消除技術(shù)的基本思想是采用逐級消除干擾策略，在接收信號中對用戶逐個進行判決，進行幅度恢復(fù)后，將該用戶信號產(chǎn)生的多址干擾從接收信號中減去，并對剩下的用戶再次進行判決，如此循環(huán)操作，直至消除所有的多址干擾。如圖1所示：1.2 功率復(fù)用SIC在接收端消除多址干擾(MAI)，需要在接收信號中對用戶進行判決來排出消除干擾的用戶的先后順序

16、，而判決的依據(jù)就是用戶信號功率大小。基站在發(fā)送端會對不同的用戶分配不同的信號功率，來獲取系統(tǒng)最大的性能增益，同時達到區(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)的算法來進行功率分配。在發(fā)送端中，對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 在功率域疊加多個用戶，在接收端，SIC 接收機可以根據(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 碼的信道編碼來進行區(qū)分。這樣，NOMA 能夠

17、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多路發(fā)射信號進行疊加，從而提高信號增益。它能夠讓同一小區(qū)覆蓋范圍的所有移動設(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)點是，無需知道每個信道的CSI（信道狀態(tài)信息），從而有望在高速移動場景下獲得更好的性能，并能組建更好的移動節(jié)點回程鏈路。2、濾波組多載波技術(shù)（FBMC）在OFDM系統(tǒng)中，各個子載波在時域相互正交，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

18、統(tǒng)中，由于無線信道的多徑效應(yīng)，從而使符號間產(chǎn)生干擾。為了消除符號間干擾(ISl)，在符號間插入保護間隔。插入保護間隔的一般方法是符號間置零，即發(fā)送第一個符號后停留一段時間(不發(fā)送任何信息)，接下來再發(fā)送第二個符號。在OFDM系統(tǒng)中，這樣雖然減弱或消除了符號間干擾，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，通常保護間隔是由CP（Cycle Prefix ，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現(xiàn)多載波傳輸，

19、FMC對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。圖2 OFDMA和FBMC實現(xiàn)的簡單框圖圖3 OFDM和FBMC的波形對比3、毫米波（Millimeter Waves ，mm Waves)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：藍色手機處于4G小區(qū)覆蓋邊緣，信號較差，且有建筑物（房子）阻擋，此時，就可以通過毫米波傳輸，繞過建筑物阻擋，實現(xiàn)高速傳輸。同樣，粉色手機同樣可以使用毫米波實現(xiàn)與4G小區(qū)的連接，且不會產(chǎn)生干

20、擾。當(dāng)然，由于綠色手機距離4G小區(qū)較近，可以直接和4G小區(qū)連接。圖4 毫米波技術(shù)高頻段（毫米波）在5G時代的多種無線接入技術(shù)疊加型移動通信網(wǎng)絡(luò)中可以有以下兩種應(yīng)用場景：3.1 毫米波小基站：增強高速環(huán)境下移動通信的使用體驗如圖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通信的控制平面、毫米波小基站工作于高頻段并作為移動通信的用戶數(shù)據(jù)平面。圖5  將毫米波應(yīng)用于小基站3.2 基于毫米波的移動通信回程 如圖6所示，在采用毫米波信道作為移動通

21、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：相對于有線方式的移動通信回程。因為在未來的5G時代，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，并可以在空閑時段或輕流量時段靈活、實時關(guān)閉某些小基站，從而可以收到節(jié)能降耗之效。 圖6  將毫米波應(yīng)用于移動通信回程4、大規(guī)模MIMO技術(shù)（3D /Massive MIMO）MIMO技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于WIFI、LTE等。理論上，天線越多，頻譜效率和傳輸可靠性就越高。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，水

22、平排列會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)計參考了軍用相控陣?yán)走_的思路，目標(biāo)是更大地提升系統(tǒng)的空間自由度?；谶@一思想的LSAS 技術(shù)，通過在水平和垂直方向同時放置天線，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，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。圖7 5G 天線與4G 天線對比由于LSAS 可以動態(tài)地調(diào)整水平和垂直方向的波束，因此可以形成針對用戶的特定波束，并利用不同的波束方向區(qū)分用戶（如圖8 所示）。基于LSAS的3D 波束成形可以提供更細的空域粒度，提高單用戶MIMO 和多

23、用戶MIMO 的性能。圖8 基于3D 波束成形技術(shù)的用戶區(qū)分同時，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（cell split）區(qū)分不同的小區(qū)，實現(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現(xiàn)，為實現(xiàn)在高頻段上進行移動通信提供了廣闊的前景，它可以成倍提升無線頻譜效率，增強網(wǎng)絡(luò)覆蓋和系統(tǒng)容量，幫助運營商最大限度利用已有站址和頻譜資源。我們以一個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個方格中，則：如果工作頻段為

24、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。圖10 20*20cm天線物理平面部署3D-MIMO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，可實現(xiàn)多方向波束賦型。圖11 波束在空間上三維賦型5、認(rèn)知無線電技術(shù)（Cognitive radio spectrum sensing techniques）認(rèn)知無線電技術(shù)最大的特點就是能夠動態(tài)的選擇無線信道。在不產(chǎn)生干擾的前提下，手機通過不斷感知頻率，選擇并使用可用的無線頻譜。圖12 認(rèn)知無線電技術(shù)6、超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（ultra-dense Hetn

25、ets）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，來滿足數(shù)據(jù)容量增長要求。為應(yīng)對未來持續(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)點可以實現(xiàn)熱點增強、消除盲點、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，整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲也會變得更為復(fù)雜，會帶來更加嚴(yán)重的干擾問題。因此，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個主要難點就是要進行有效的干擾管理，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)也增強了網(wǎng)絡(luò)的

26、靈活性，可以針對用戶的臨時性需求和季節(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)性能對于網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃的依賴，為5G 時代實現(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時代，更多的物-物連接接入網(wǎng)絡(luò)，HetNet的密度將會大大增加。與此同時，小區(qū)密度的增加也會帶來網(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，僅僅將微蜂窩的滲透率提高到20%，就可能帶來理論上1 000 倍的小區(qū)容量提升（如圖14 所示）。同時，這一性能的提升會隨著用戶

27、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)的基于時域、頻域、功率域的干擾協(xié)調(diào)機制外，3GPP Rel-11 提出了進一步增強的小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)（eICIC），包括通用參考信號（CRS）抵消技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)的小區(qū)檢測和干擾消除技術(shù)等。這些eICIC 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)、干擾消除和干擾對齊技術(shù)等。隨

28、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。圖14 超密集組網(wǎng)技術(shù)帶來的系統(tǒng)容量提升7、多技術(shù)載波聚合（multi-technology carrier aggregation） 我們知道，3GPP R12已經(jīng)提到這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。未來的網(wǎng)絡(luò)是一個融合的網(wǎng)絡(luò)，載波聚合技術(shù)不但要實現(xiàn)LTE內(nèi)載波間的聚合，還要擴展到與3G、WIFI等網(wǎng)絡(luò)的融合。多技術(shù)載波聚合技術(shù)與HetNet一起，終將實現(xiàn)萬物之間的無縫連接。圖15 多技術(shù)載波聚合五、5G未來前景5G時代的技術(shù)特征主要有三點：一是大容量，不僅是大家常說的1000倍容量增長，還包括用戶接入速率最高可達10Gbps，實現(xiàn)光纖般

29、的接入體驗，使得用戶感受不到時延，與網(wǎng)絡(luò)“零距離”;二是大規(guī)模接入數(shù)量，5G不僅提供H2H的服務(wù)，還包括M2M、H2M，而未來的增長很大程度上來自于Internet of Things，這不僅帶來技術(shù)上的變化，還會給商業(yè)模式也帶來巨大的變革;三是5G將是全頻譜接入，到5G，技術(shù)和頻譜將與頻段解耦，將有一個統(tǒng)一的空口技術(shù)，統(tǒng)一的，低頻的宏蜂窩，中高頻的微蜂窩，高頻的本地接入，對于最終用戶來說，感受不到是采用什么接入技術(shù)，也感受不到是許可頻段還是免許可頻段。為了支撐無線業(yè)務(wù)持續(xù)增長，以及支撐ICT產(chǎn)業(yè)迎接大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，5G無線網(wǎng)絡(luò)將會在2020-2030年間投入運營。其中最關(guān)鍵的驅(qū)動因素是未來十年

30、內(nèi)1000倍的無線數(shù)據(jù)流量增長、1000億鏈接的物鏈網(wǎng)無線聯(lián)網(wǎng)的新商機、以及全頻譜無線接入所帶來的超高速無線鏈接。這樣的高速無線鏈接能給用戶帶來光纖般的體驗10 G bit每秒比當(dāng)今市面上最快的移動終端還要快100倍!以此實現(xiàn)信息管道的極致境界：超寬帶，零等待，全智能，終端客戶與網(wǎng)絡(luò)的距離將完全消失。六、參考文獻l Soldani D, Manzalini A. Horizon 2020 and beyond: On the 5G operating system for a true digital societyJ. IEEE Vehicular Technology Magazine.

31、2015 . 10(1) : 32-42.2 Wu Y, Chen Y, Tang J. SO D. et al. Green transmission technologies for balancing the energy efficiency and spectrum efficiency trade-offJ. IEEE Communications Magazine . 2014 .52(11) : 112-120.3 Cavalcante R, Sta czak S, Schubert M,et al. Toward energy-efficient 5G wireless co

32、nlmunications technologiesJ. IEEE Signal Proccssing Magazinc . 2014, 31(6): 24-34.4Ghosh A. Mangalvcdhc N . Ratasuk R. ct al. Heterogcneous ccllular networks : From theory to practieeJ. IEEE Communications Magazine. 2012 . 50(6):54-64.5 Zhang X. Chcng W. Zhang H. Heterogeneous statistical QoS provisioning over 5G mobilc wireless networksJ. IEEE Network. 2014,28(6): 56-53.6 Sabcllal