完整5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)（論文）題目：5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)學(xué)生：專業(yè):班級:指導(dǎo)教師:設(shè)計(jì)日期:（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：56移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：題目：應(yīng)簡潔、明確、有概括性，字?jǐn)?shù)不宜超過20個(gè)字；摘要：要有高度的概括力，語言精練、明確，中文摘要約100—200字；關(guān)鍵詞：從論文標(biāo)題或正文中挑選3?5個(gè)，最能表達(dá)主要內(nèi)容的詞作為關(guān)鍵詞；目錄：寫出目錄，標(biāo)明頁碼；正文：本科畢業(yè)論文正文字?jǐn)?shù)一般應(yīng)在15000字以上，畢業(yè)論文正文:包括前言、本論、結(jié)論三個(gè)部分：前言（引言）是論文的開頭部分，主要說明論文寫作的目的、現(xiàn)實(shí)意義、對所研究問題的認(rèn)識(shí)，并提出論文的中心論點(diǎn)等。前言要寫得簡明扼要，篇幅不要太長.本論是畢業(yè)論文的主體，包括研究內(nèi)容與方法、分析（討論）等。在本部分要運(yùn)用各方面資料，分析問題論證觀點(diǎn)，盡量反映出自己的科研能力和學(xué)術(shù)水平。結(jié)論是畢業(yè)論文的收尾部分，是圍繞本論所作的結(jié)束語.其基本的要點(diǎn)就是總結(jié)全文，加深題意；致謝：簡述自己通過做畢業(yè)論文的體會(huì)，并應(yīng)對指導(dǎo)教師和協(xié)助完成（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：第一部分，主要介紹課題研究的背景，闡述了通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程，國內(nèi)外對5G網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，以及本課題所研究的主要內(nèi)容；第二部分，介紹了5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景、標(biāo)志、指標(biāo)、技術(shù)方向；第三部分，介紹了大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)、全頻譜接入、新型多址；第四部分,設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的大規(guī)模天線系統(tǒng),將其系統(tǒng)模型、頻譜效率和傳輸過程與4G網(wǎng)絡(luò)中所用的MIMO天線系統(tǒng)進(jìn)行對比，說明其優(yōu)勢。說明為什么大規(guī)模天線技術(shù)會(huì)成為5G網(wǎng)絡(luò)潛在的無線的關(guān)鍵技術(shù)；第五部分，總結(jié)部分，總結(jié)了在本次課程設(shè)計(jì)中得到的收獲與成果，同時(shí)闡述了本次設(shè)計(jì)中遇到的難點(diǎn)和存在的問題，以便今后完善.學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：1、開題報(bào)告；2、中期檢查表；3、設(shè)計(jì)任務(wù)書；4、畢業(yè)論文；

（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)4（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)主要參考文獻(xiàn)(資料)：[1]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國科學(xué)：信息科學(xué),2014，44(5)：551一563.IMT—2020(5G)PromotionGroup.5G無線技術(shù)架構(gòu)白皮書[R]o2015。ULLBERGH,POPOVSKIP,GOZALVEZ-SERRANOD,etal。METISsystemconcept:theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine,2015.[4]中興通訊。用技術(shù)創(chuàng)新勾畫5G網(wǎng)絡(luò)藍(lán)圖[J]。通信產(chǎn)業(yè)報(bào)，2014(34)。LIY,WANGQ,ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeetingoc2015:1808-1809GUPTAA,JHARKAsurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,2015,3:1206—1232AGYAPONGP,IWAMURAM,STAEHLED,etal。Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J]。CommunicationsMagazinc』EEE,2014,52(11)：65-75。MARZETTATL。Non一cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J]。IEEETransactions（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)onWirelessCommunications,2010,9(11):3590-3600.EoGoLarsson,F.Tulvessun,o.Edfurs，andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.2014LIQC,NIUHN,PAPATHANASSIOUAT,etal。5Gnetworkcapacity:keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine,2014,9(1):71一78.YANGFY,WANGH,MEIC,etal。Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication,20153GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S]。2016。ITU一R「epurlM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S].2015。ITU-RM2083-0.IMTVision-FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTfor2020andbeyond[S]o2015.C.Shepard,H.Yu,NoAnand,L.E.Li,T。L。Marzetta,RoYang,andL.Zhong,Argos:Practicalmany一antennabasestationsinProc。ACM1nt￡。吐MobileComputingandNetworking,Augo2012（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)GoMiao,J。Zander,K-WSung.MobileDataNetworks,CambridgeUniversityPresso2016.GoldsmithA,/由「SA,JindalN,etal.CapacitylimitsofMIMOchannels[JjSelectAreasinCommunications,IEEEJournalon,2003,21(5):684—702H.QoNgo,EoGoLarsson,andT.L。Marzetta.UplinkpowerofmultiuserMIMOwithverylargeantennaarrays.Urbana—Champaign,Illinois,US,Sepo2011o]M.Kobayashi,NoJindal,andGo「小,，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlinkIEEETransoAug.2011oLarssonEG,二；ii廣‘，Iu'，：：n：etalofornextgenerationwirelesssystems[J].：rX.「npi.：.:2013H.Yin,D.[-1-lll，：i,;u,andY.Liu.Acoordinatedapproachtochannelestimationinlarge-scalemultiple-antennasystems.^L-Lo2013oA.「匕L山’，S.K.Mohammed,andE.GoLarsson.Ontheoptimalityofsingle-carriertransmissioninlarge——scaleantennasystemsoIEEEWireless?'：n：iiuiioAug.2012JoH： \S.tenBrinkotheUL/DLofcellularnetworks.（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)IEEEJ。Sel.Areas（「二"叫Feb.2013.F。：■」'"；,D,P.二’：：，e.GoLarsson，T。L.Marzetta。ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithverylargearrays.IEEESignalProcess.2013.LuL,LiG,1 A,etal。AnoverviewofmassiveMIMO:benefitsandchallenges[J]oIEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing,2014,8（5）:742—758。專業(yè)班級學(xué)生要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期 指導(dǎo)教師簽字日期教研室主任審查簽字日期系主任批準(zhǔn)簽字日期（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)研究摘要移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到現(xiàn)在一共經(jīng)歷了4代，第一代是模擬技術(shù)，第二代實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化語音通信，第三代是3G網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)基本的多媒體通信，第四代是我們目前已經(jīng)離不開的4G網(wǎng)絡(luò)，其標(biāo)志著無線寬帶時(shí)代的到來。而本論文所研究的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)指的正是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)還沒有進(jìn)入我們的生活，通過現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)來推測并不能準(zhǔn)確的得知當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)普及之后我們的社會(huì)將發(fā)生多大的改變，本文根據(jù)各大組織，通訊企業(yè)發(fā)布的關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)的信息，介紹什么是5G網(wǎng)絡(luò)，國際上對5G網(wǎng)絡(luò)的要求，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景還有5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展方向。文章中主要還對5G網(wǎng)絡(luò)潛在的無線技術(shù)進(jìn)行分析，介紹大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入和新型多址的基本概念、優(yōu)勢、挑戰(zhàn).再單獨(dú)針對大規(guī)模天線技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的大規(guī)模天線系統(tǒng)，將其系統(tǒng)模型、頻譜效率和傳輸過程與4G網(wǎng)絡(luò)中所用的MIMO天線系統(tǒng)進(jìn)行對比,說明其優(yōu)勢。5G網(wǎng)絡(luò)的道路上還需要不斷的探索，Verizon,英特爾，高通，華為，愛立信，三星等企業(yè)已經(jīng)在為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行各方面的測試，這些測試結(jié)果將影響到5G網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)的制定。在通信領(lǐng)域，統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)極大的促進(jìn)全球通信的發(fā)展，所以及早的明確5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)將對5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有極大的意義.關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；大規(guī)模天線；全頻譜接入；超密集組網(wǎng)；新型多址（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)ResearchonKeyTechnologyinMobileCommunicationNetworkAbstractMobilecommunicationnetworkdevelopmenthasnowexperiencedatotaloffourgenerations,thefirstgenerationisanalogtechnology，thesecondgenerationtoachieveadigitalvoicecommunications,thethirdgenerationisthe3Gnetwork,hasbeenabletoachievebasicmultimediacommunications，thefourthgenerationisthatwecan'tbeseparatedfromthe4Gnetwork,whichmarksthearrivalofwirelessbroadbandera.The5Gmobilecommunicationnetworkstudiedinthispaperreferstothefifthgenerationofmobilecommunicationnetwork.5Ghasnotenteredourlivesnowandthroughtheexistingof4Gtospeculateaccuratelyknowwhenthepopularityof5Gafteroursocietywillbemuchchange，accordingtothemajororganizations,communicationscompaniesissuedonthe5Gnetworkoftheinformation,whatisthe5Gnetwork,theinternationalrequirementsofthe5Gnetwork,5Gnetworkapplications,thereare5Gnetworktechnologydevelopmentdirection.Thispaperalsoanalyzesthepotentialwirelesstechnologyof5Gnetwork,andintroducesthebasicconcepts,advantagesandchallengesoflarge—scaleantennatechnology,ultra—densenetwork，fullspectrumaccessandnewmultipleaccessoAndthenasinglelarge一scaleantennatechnologytostudy,designasimplelarge一scaleantennasystem,itssystemmodel,spectrumefficiencyandtransmissionprocessand4GusedintheMIMOantennasystemtocompareitsadvantages.ii（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)5Gontheroadalsoneedstocontinuetoexplore,Verizon,Intel,Qualcomm,Huawei,Ericsson,Samsungandothercompanieshavebeeninthe5Gtechnologyforallaspectsofthetest，thesetestresultswillaffectthe5Gstandarddevelopment。Inthefieldofcommunications,unifiedcommunicationstandardswillgreatlypromotethedevelopmentofglobalcommunications,sotheearlyclear5Gkeytechnologywillbe5Gmobilecommunicationnetworkdevelopmentisofgreatsignificance.Keywords:5Gmobilecommunicationnetwork;massiveMIMOfullspectrumaccess；ultra——densenetwork；newmultipleaccessiii（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 I\o"CurrentDocument"Abstract II\o"CurrentDocument"第1章緒論 1\o"CurrentDocument"1。1選題目的和意義 1\o"CurrentDocument"國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2\o"CurrentDocument"論文內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu) 3\o"CurrentDocument"第2章5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 5\o"CurrentDocument"2.15G網(wǎng)絡(luò)簡介 5\o"CurrentDocument"2。25G應(yīng)用場景 62。2.1車聯(lián)網(wǎng) 62.2.2VR（虛擬現(xiàn)實(shí)） 72。2。3遠(yuǎn)程醫(yī)療保健 7\o"CurrentDocument"2。2.4物聯(lián)網(wǎng) 7\o"CurrentDocument"2。35G網(wǎng)絡(luò)的要求 8\o"CurrentDocument"2。45G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方向 8\o"CurrentDocument"2。55G網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn) 9\o"CurrentDocument"第3章5G網(wǎng)絡(luò)中的一些關(guān)鍵技術(shù) 13\o"CurrentDocument"3。1大規(guī)模天線 13.1大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用場景 13.2大規(guī)模天線技術(shù)的優(yōu)勢 13。3大規(guī)模天線技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn) 14IV（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"超密集組網(wǎng) 15超密集組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢 153。2。25G網(wǎng)絡(luò)的超密集組網(wǎng)技術(shù)面臨的問題與挑戰(zhàn) 16\o"CurrentDocument"3。3全頻譜接入 163。3。1全頻譜接入的應(yīng)用場景 17全頻段接入技術(shù)的優(yōu)勢 18全頻段接入尚存在的問題 18\o"CurrentDocument"3.4新型多址技術(shù) 19\o"CurrentDocument"第4章大規(guī)模天線傳輸技術(shù) 21\o"CurrentDocument"4。1大規(guī)模天線系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21\o"CurrentDocument"4.2系統(tǒng)模型上的優(yōu)勢 22\o"CurrentDocument"4。2.1傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng) 224。2.2大規(guī)模天線系統(tǒng) 234.2。3大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)勢 25\o"CurrentDocument"4。3系統(tǒng)頻譜效率上的優(yōu)勢 254.3.1MIMO系統(tǒng)的頻譜效率 254。3.2大規(guī)模天線系統(tǒng)上行鏈路 264.3.3大規(guī)模天線系統(tǒng)下行鏈路 274。3。4大規(guī)模天線系統(tǒng)在頻譜效率上的優(yōu)勢 27\o"CurrentDocument"4.4傳播過程中的優(yōu)勢 284.4.1傳輸關(guān)鍵參數(shù) 28（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)TOC\o"1-5"\h\z4.4。2MIMO系統(tǒng)傳輸原理 284.4.3MIMO系統(tǒng)的缺陷與大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)勢 29\o"CurrentDocument"4。5小結(jié) 30總結(jié) 31參考文獻(xiàn) 32致謝 34外文原文 35中文翻譯 56VIVII（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)第1章緒論1.1選題目的和意義移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到現(xiàn)在一共經(jīng)歷了4代，第一代是模擬技術(shù)，第二代實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化語音通信，第三代是3G網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)基本的多媒體通信，第四代是我們目前已經(jīng)離不開的4G網(wǎng)絡(luò)，其標(biāo)志著無線寬帶時(shí)代的到來。而本論文所研究的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)指的正是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)［1］。4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)改變了我們的生活，使我們在能夠足不出戶的買到漂亮的服裝和美味的食物，使我們能夠更方便的遠(yuǎn)行，游玩，不再擔(dān)心迷路或是無處可居。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是4G網(wǎng)絡(luò)的升級版,5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度將會(huì)更快，傳輸功耗將會(huì)變得更低，成本也將更低，能夠承載更多設(shè)備的接入.5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)開啟一個(gè)全新的時(shí)代，它瞄準(zhǔn)的不再僅僅是人與人之間的連接，更包括了人與物，物與物的連接，將會(huì)實(shí)現(xiàn)的是整個(gè)社會(huì)的全面互聯(lián)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的到來，每種類型的通信都會(huì)受到很大的影響。新的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，面對高吞吐量需求的不斷增長，需要通過增加無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量，提高質(zhì)量和服務(wù)，并降低價(jià)格來滿足社會(huì)的需求，這些是5G網(wǎng)絡(luò)的重要因素。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)療保健，互聯(lián)網(wǎng)上的各種視頻和音頻，游戲，安全監(jiān)控，以及我們生活的各個(gè)方面都將會(huì)利用到5G網(wǎng)絡(luò)。它也將在商業(yè)，工業(yè)，學(xué)校和社會(huì)中發(fā)揮重要作用，改善大學(xué)生，醫(yī)生，飛行員和警察的生活等等。我們生活的地區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)之一是其能夠建立全球網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)全球網(wǎng)絡(luò)是基于所有可用的通信?？紤]可穿戴設(shè)備的人造智能可用性，可以幫助我們監(jiān)測我們身體的活動(dòng)，如心臟速率，血壓和大腦的活動(dòng)，并在線保持與中央衛(wèi)生保健中心的溝通.5G移動(dòng)通信系統(tǒng)想要滿足2020年的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的需求，最關(guān)鍵的兩點(diǎn)：快速，低功耗。而想要實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)，最重要的是對5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的選擇。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)需要（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)足夠的技術(shù)支持，而5G網(wǎng)絡(luò)無線技術(shù)是支持5G網(wǎng)絡(luò)成功構(gòu)建的基石性技術(shù)，只有其無線關(guān)鍵技術(shù)確保達(dá)到目標(biāo)，才有可能實(shí)現(xiàn)整個(gè)社區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)所需要加強(qiáng)的主要是無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兩個(gè)方面。本文主要討論了5G網(wǎng)絡(luò)無線技術(shù)的潛在核心技術(shù)，根據(jù)國際主流組織機(jī)構(gòu)發(fā)布的關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)的最新信息，將5G網(wǎng)絡(luò)所潛在的無線關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行介紹，并選擇其中之一，解釋其原理，應(yīng)用場景，優(yōu)勢和問題。盡快明確5G網(wǎng)絡(luò)的概念，技術(shù)方向和其核心技術(shù)，這將對聚集全球產(chǎn)業(yè)力量，促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有十分重要的意義［2。1。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀移動(dòng)通信具有全球統(tǒng)一的工業(yè)生態(tài)，形成國際統(tǒng)一的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)已成為通信行業(yè)的共同聲音.國際電聯(lián)于2016年推出了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性能要求和評估方式，計(jì)劃于2017年底開始5G網(wǎng)絡(luò)候選方案收集，并且將在2020年底實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定.同時(shí)國際上各個(gè)國家為了獲得5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)制定權(quán)，進(jìn)行著激烈的競爭。美國：2012年7月，紐約大學(xué)設(shè)立了政府和商業(yè)組織的5G聯(lián)盟。2015年9月7日，美國移動(dòng)企業(yè)Verizon宣布，開始5G通信網(wǎng)絡(luò)的試用，并在2017年于美國一些城市使用。2016年7月，美國通信委員會(huì)宣布，將為5G網(wǎng)絡(luò)通信開通24GHz以上的頻段，并發(fā)布無線電通信研究計(jì)劃（AWRI）,以促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)研究與發(fā)展，并確定未來七年投資4億美元用于5G通信網(wǎng)絡(luò)的研究，并且人洶田將在FCC允許的5G網(wǎng)絡(luò)頻率范圍內(nèi)，在4個(gè)城市中進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)。歐盟：2015年9月，歐盟成立了國際頂尖的5G創(chuàng)新中心.在2015年移動(dòng)世界大會(huì)上，歐盟委員會(huì)和歐洲的技術(shù)行業(yè)提出了關(guān)于發(fā)展歐洲5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的愿景.一年后，歐洲數(shù)字經(jīng)濟(jì)與社會(huì)事務(wù)專員在2016年移動(dòng)世界大會(huì)上宣布，歐洲已經(jīng)開始制定一這項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃，到2020年在歐盟部署5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。2016年7月，歐洲的通信行業(yè)發(fā)布了《56宣言》，11月10日發(fā)布了歐洲5G網(wǎng)絡(luò)頻譜戰(zhàn)略，確定5G網(wǎng)絡(luò)初期頻譜部署計(jì)劃.（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)日本：2013年10月，日本的無線工業(yè)和商貿(mào)聯(lián)會(huì)設(shè)立了56研究組，研究5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成與無線接入技術(shù)。2014年5月，日本呼丁其他各國的通信企業(yè)展開5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，并在2015年11月，該公司實(shí)施的5G網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)中，在商業(yè)區(qū)以70GHz頻段接收到信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了超過2Gbit/s無線傳輸.韓國：2013年6月韓國成立5G論壇，并提出5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略.2014年1月，韓國宣布投資1。6萬億韓元用以5G網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)的開發(fā).2016年7月，韓國電信和美國Verizon運(yùn)營商在關(guān)于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加速了韓國5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化。2016年10月，韓國的移動(dòng)運(yùn)營商SK電訊聲明，將在韓國成立5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)研討中心。中國：2013年2月，我國政府部門工業(yè)和信息部、科技部成立了“⑶丁-2020推進(jìn)組”，提出中國將在5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制定中，發(fā)揮主導(dǎo)作用的目標(biāo)。2014年1月，我國臺(tái)灣地區(qū)進(jìn)行了5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展產(chǎn)業(yè)和策略會(huì)議，并成立了專門的部門來推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的長期發(fā)展。2016年5月31日，由美洲5G人由6「22、日本561^、韓國5G論壇、歐盟5GPPP、中國IMT—2020推進(jìn)組聯(lián)合主辦的第一屆國際性的5G大會(huì)在北京召開。2017年1月，由我國工業(yè)和信息部發(fā)表的《信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，支持5G網(wǎng)絡(luò)研究和相關(guān)技術(shù)測試，加快5G網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃。2017年3月，政府工作報(bào)告中指出要加快5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)。1。3論文內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)本篇論文主要是介紹5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念并分析和對比5G網(wǎng)絡(luò)的無線關(guān)鍵技術(shù)。第一章主要介紹本文選題的目的和意義，簡單的介紹了通信領(lǐng)域的發(fā)展，現(xiàn)在國際上各國和各組織對5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的研究與進(jìn)展。第二章專門對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了介紹，什么是5G網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志、5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用場景、技術(shù)方向、還有5G網(wǎng)絡(luò)所面臨的挑戰(zhàn)。（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)第三章將介紹四種5G移動(dòng)通信系統(tǒng)潛在的無線關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行應(yīng)用場景、技術(shù)優(yōu)勢、面臨的挑戰(zhàn)上的分析，使閱讀本篇論文的各位學(xué)者對大規(guī)模天線技術(shù)、全頻段接入技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)和新型多址有所認(rèn)知。第四章將前面所提到的大規(guī)模天線技術(shù)專門提出來進(jìn)行較為詳細(xì)的分析，將其系統(tǒng)模型與傳統(tǒng)的天線技術(shù)進(jìn)行對比，并從大規(guī)模天線系統(tǒng)的頻譜效率，傳輸過程等方面進(jìn)行研究，將其與傳統(tǒng)的天線技術(shù)MIMO技術(shù)進(jìn)行對比，說明大規(guī)模天線技術(shù)所具有的優(yōu)勢。第五章為全文總結(jié)，總結(jié)本文所介紹的內(nèi)容與進(jìn)行的工作。（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)第2章5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)5G網(wǎng)絡(luò)簡介5G網(wǎng)絡(luò)是指第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò).5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)形成一個(gè)萬物連接的系統(tǒng)，創(chuàng)建一個(gè)完全移動(dòng)和完全關(guān)聯(lián)的社會(huì)。5G網(wǎng)絡(luò)主要包括生態(tài)，客戶和商業(yè)模式三個(gè)方面，在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中將軟件和硬件分開研究，并引入數(shù)據(jù)中心的云化，虛擬化的概念⑶。到目前還沒有官方的5G網(wǎng)絡(luò)，也沒有全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，盡管它們正在進(jìn)行中.具體標(biāo)準(zhǔn)可能因源而異，但都指向相同類型的改進(jìn)：更快的速度，更高的容量，更高的可靠性更低的延遲。5G網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期速度范圍為千兆位到幾十千兆，但在這個(gè)時(shí)候，我們還不知道真正的5G網(wǎng)絡(luò)將如何.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將對智能技術(shù)產(chǎn)生巨大影響，其速度，延遲，網(wǎng)絡(luò)彈性和電力消耗都有所改善，特別是允許各種設(shè)備和傳感器實(shí)時(shí)有效地通信。5G網(wǎng)絡(luò)會(huì)使物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用成本降低很多。丫6田2。3英特爾，高通，華為，愛立信，三星等企業(yè)已經(jīng)在為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行各方面的測試，這些測試結(jié)果將影響到5G的標(biāo)準(zhǔn)的制定。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的將會(huì)使用毫米波來傳輸信息，這是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提升速度的關(guān)鍵。由于毫米波的波長短，能夠縮小發(fā)射天線和接收信天線的尺寸，這為大規(guī)模天線系統(tǒng)的部署提供了支持。2017年2月9日，國際通信標(biāo)準(zhǔn)組織公布了5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的1_。8。。如圖2.1所示圖2。15G的Logo（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)2。25G應(yīng)用場景5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景如圖2.2所示，所有事物都相互關(guān)聯(lián)，人與事物，事物與事物連接.數(shù)據(jù)云化，遠(yuǎn)程操作不再受空間的約束。VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等將成為主流的設(shè)備，無人駕駛車輛將會(huì)真正實(shí)現(xiàn)。獲取內(nèi)容的方式更多將是視頻，直播等形式。正如兩個(gè)世紀(jì)前工業(yè)革命期間新技術(shù)的出現(xiàn)在改變了我們的生活，今天我們正在經(jīng)歷另一次技術(shù)革命，5G網(wǎng)絡(luò)將使我們的城市環(huán)境現(xiàn)代化，以配合我們的生活國。2。2。1車聯(lián)網(wǎng)無人駕駛。當(dāng)我們做在車上時(shí)，汽車可以自動(dòng)檢測出路上的風(fēng)險(xiǎn),如果汽車行駛時(shí)離前方車輛很近，將會(huì)降低駕駛速度到安全距離.而且在車輛并行的過程，能判斷和自動(dòng)調(diào)整左右車的距離，大大提高交通安全。而在這種行駛中，需要具有超高速處理能力來處理巨大的數(shù)據(jù)。這些將5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中得以實(shí)現(xiàn)。（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)2。2。2VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）VR已經(jīng)成為展覽的寵兒。但是現(xiàn)在VR還能不能融入我們的生活.只有當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代到來后VR才有可能真正實(shí)現(xiàn)普及。在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代VR將得到真正的利用，無線VR設(shè)備，只需要一個(gè)頭戴顯示器，便能夠隨時(shí)從云端獲取到內(nèi)容，VR需要解決的關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的游戲以及低延遲同步數(shù)據(jù)，這需要5G網(wǎng)絡(luò)所提供的高速度和低延時(shí)，在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代VR技術(shù)將會(huì)真正的應(yīng)用到生活.2。2.3遠(yuǎn)程醫(yī)療保健遠(yuǎn)程醫(yī)療與保健，利用應(yīng)用程序來監(jiān)測身體的狀況，自動(dòng)分析并匯報(bào)健康狀況，給出合理建議，自動(dòng)調(diào)節(jié)減輕患者的壓力，特別是當(dāng)病人面臨突發(fā)情況時(shí)，可以利用5G網(wǎng)絡(luò)的超高的可靠性和極低的延遲，遠(yuǎn)程控制對病人進(jìn)行簡單治療。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將使遠(yuǎn)程醫(yī)療和保健將得到廣泛應(yīng)用。遠(yuǎn)程醫(yī)療保健可能徹底改變現(xiàn)代醫(yī)療機(jī)構(gòu)的運(yùn)作方式，醫(yī)療服務(wù)將與網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)，通過連接和裝備構(gòu)成遠(yuǎn)程醫(yī)療保健生態(tài)系統(tǒng)，使使患者病情能被及時(shí)采集并能分析得出結(jié)論。2。2.4物聯(lián)網(wǎng)在關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)討論中，物聯(lián)網(wǎng)是最熱門的話題。人和機(jī)器間的通信將更加方便，幾乎沒有延遲。更高帶寬和速度，能使機(jī)器可以更快速地處理大量的命令并快速反饋。智能應(yīng)用也將在日常生活中隨處可見，如停車場，體育館,購物網(wǎng)站的智能轉(zhuǎn)型。5G網(wǎng)絡(luò)將帶給物聯(lián)網(wǎng)未來，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，智慧城市。（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)2。35G網(wǎng)絡(luò)的要求5G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是提供一個(gè)很高的數(shù)據(jù)傳輸速率給眾多的用戶。它還支持模擬用于部署大量傳感器的連接。相比46,5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率有明顯的提升。電信領(lǐng)域一直在經(jīng)歷新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，幾乎每10年出現(xiàn)1代。預(yù)計(jì)在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，通信網(wǎng)絡(luò)將擁有更高的峰值比特率，能同時(shí)處理更多的數(shù)據(jù)，連接更多的設(shè)備，更高的頻譜效率，更低的電池消耗，更低的停機(jī)概率，更高的覆蓋范圍和更大的比特率，更低的延遲，較低的基礎(chǔ)架構(gòu)部署成本和更高的安全性。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃部署時(shí)間是2020年㈤.NextGenerationMobileNetworkAlliance（下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟）定義了5G網(wǎng)絡(luò)的以下要求：（1）數(shù)萬用戶同時(shí)使用時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到10Mbps；（2）同時(shí)向同一樓層的辦公人員提供服務(wù)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到1Gbps;（3）支持?jǐn)?shù)十萬個(gè)設(shè)備同時(shí)連接，支持大量的傳感器網(wǎng)絡(luò)部署；（4）頻譜效率顯著提高；（5）覆蓋率高于4G;（6）加強(qiáng)信號(hào)效率；（7）延遲顯著低于LTE。5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方向5G網(wǎng)絡(luò)中還有許多潛在的無線技術(shù)在］正在研究，根據(jù)國際上對通信的需求，5G網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要困難和挑戰(zhàn)是：更快！更低功耗！而想提高通信的速率和降低功耗，需要從最基本的理論上開始研究，香農(nóng)公式：（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)(2—1)C二Blog2(1+S/N)(2—1)公式（2—1）中B是信道帶寬（Hz），S是信號(hào)功率（W），N為噪聲功率（W），C是最大傳輸速率（bit/s）。由公式可以看出，信道傳輸速率C與信道帶寬8正相關(guān)，為了提升最大傳輸速率。需要增大信道帶寬B。b/s/Hz/cel圖2b/s/Hz/cel圖2。35G網(wǎng)絡(luò)提升速率的三個(gè)基本方向提高傳輸速率是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，如圖2.3所示，提升傳輸速率主要有三個(gè)方向:（1）更密集的布局，單位面積內(nèi)增加基站或小型終端的數(shù)量。（2）擴(kuò)展新的頻譜范圍，使用新的頻段。（3）提高頻譜效率，通過大規(guī)模天線技術(shù)，提高使每單位頻譜資源的傳輸速率上升。5G網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)整合各種標(biāo)準(zhǔn)，提供共同平臺(tái)并建立合適的基礎(chǔ)設(shè)施是5G網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計(jì)中最重要的挑戰(zhàn)。在建立5G無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要在三個(gè)主要類別下解決問題。首先，從預(yù)期的5G網(wǎng)絡(luò)，它應(yīng)該能夠提供巨大的容量和連接。第二,5G網(wǎng)絡(luò)將支持各種服務(wù)，以及與不同生活領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)的用戶。第

（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)三點(diǎn)建立5G網(wǎng)絡(luò)利用所有可用容量，靈活滿足并部署于各種不同網(wǎng)絡(luò)場景。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)越來越多地覆蓋了我們?nèi)粘贤ǖ母鱾€(gè)方面。所以這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠提供具有適當(dāng)QoS】z的連接并且具有高度的可靠和安全。為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該考慮支持視覺通信和多媒體互動(dòng)。5G網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)是支持所有的設(shè)備，從網(wǎng)絡(luò)汽車到可穿戴設(shè)備到家用電器等等。5G網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)之一是構(gòu)建智能城市，提供其所需的基礎(chǔ)設(shè)施.這些聰明的城市將會(huì)提供移動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化，車載連接和其他應(yīng)用，這些都需要網(wǎng)絡(luò)提供低延遲和高可靠性的連接。隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)日益多元化，服務(wù)范圍越發(fā)廣泛，需要不同的性能要求.圖2.4顯示了一個(gè)概述5G網(wǎng)絡(luò)的要求，如網(wǎng)絡(luò)遍及，延遲和連接數(shù)量。SiliartSocialgfiming1M匚11H1J1"dwiVJms)Hlgli-tipeedLr』in1-BEn.kk(rac?rknri")s-cncc%fiSiliartSocialgfiming1M匚11H1J1"dwiVJms)Hlgli-tipeedLr』in1-BEn.kk(rac?rknri")s-cncc%fi圖2。45G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和場景的要求.Shippingr<liLv、骨diuimVhtLialWireless.

trlouLcloilLeeVfhiicxilarslliro(ps/Kria4)根據(jù)圖24,設(shè)計(jì)中有幾個(gè)重要的挑戰(zhàn)，為了滿足提供超高清視頻和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的要求，56網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠支持至少1Gb/s或更高的數(shù)據(jù)速率。圖2-4清楚顯示5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)將有多大的改善以滿足所有的要求：無線接入技術(shù)之間的數(shù)據(jù)速率，延遲，切換時(shí)間，能源和能源消耗。一般來說，5G網(wǎng)絡(luò)的潛在要求包括在交通負(fù)荷中增加容量，峰值數(shù)據(jù)速率為5—10川1、，頻譜效率為10bps/Hz,對于用戶，等待時(shí)間為11叫另一個(gè)要求是移動(dòng)性最高速度高于350公里/小時(shí)，10（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)切換時(shí)間低于10毫秒，網(wǎng)絡(luò)的可靠性非常高.1112（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)(完整word)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)第3章5G網(wǎng)絡(luò)中的一些關(guān)鍵技術(shù)3.1大規(guī)模天線2010年，貝爾實(shí)驗(yàn)室，托馬斯在《無線通信》⑷中介紹了大規(guī)模多天線技術(shù)(MassiveMIMO)應(yīng)用在5G移動(dòng)通信中可能產(chǎn)生的效果。大規(guī)模天線技術(shù)可以提高數(shù)百倍的系統(tǒng)容量，被業(yè)界認(rèn)為是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵無線技術(shù)。與以前的單天線和4/8天線系統(tǒng)相比，大規(guī)模天線技術(shù)可以提高時(shí)域、空域和頻域的頻譜效率。大規(guī)模天線的動(dòng)態(tài)組合可以使用波束賦形技術(shù)，因此較小的能量束可以集中在一個(gè)較小的區(qū)域，信號(hào)強(qiáng)度集中在一個(gè)特定的方向和特定的用戶基礎(chǔ)上，顯著減少了自干擾和鄰域干擾加。3。1.1大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用場景大規(guī)模天線系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景如圖3。1,分城區(qū)覆蓋和郊區(qū)覆蓋、無線回傳和局部熱點(diǎn)?；局g的基本數(shù)據(jù)傳輸、宏站和小型終端之間的數(shù)據(jù)傳輸問題主要依靠無線回傳來處理。較偏僻地區(qū)的無線傳輸依靠郊區(qū)覆蓋來處理，大型賽事、演唱會(huì)、商場、交通樞紐等用戶密度高的地區(qū)就需要局部熱點(diǎn)來解決傳輸問題.圖3.1大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用場景3.1。2大規(guī)模天線技術(shù)的優(yōu)勢(1)大量提升網(wǎng)絡(luò)容量。其波束賦形的定向功能能夠極大提升頻譜效率，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)13(完整word)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)容量.(2)能夠減少單位硬件的成本。波束賦形的信號(hào)疊加增益功能使得每根天線只需以小功率發(fā)射信號(hào)，從而避免使用昂貴的大動(dòng)態(tài)范圍功率放大器，減少了硬件成本。(3)低延時(shí)通信。大數(shù)定律造就的平坦衰落信道使得低延時(shí)通信成為可能。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)為了對抗信道的深度衰落，需要使用信道編碼和交織器，將由深度衰落引起的連續(xù)突發(fā)錯(cuò)誤分散到各個(gè)不同的時(shí)間段上，而這種過程導(dǎo)致接收機(jī)需完整接受所有數(shù)據(jù)才能獲得信息，造成時(shí)延。在大規(guī)模天線下，得益于大數(shù)定理而產(chǎn)生的衰落消失，信道變得良好，對抗深度衰弱的過程可以大大簡化，因此時(shí)延也可以大幅降低。(4)與毫米波技術(shù)形成互補(bǔ)。毫米波擁有豐富的帶寬，但是衰減強(qiáng)烈，而波束賦形則正好可以解決這一問題3。1。3大規(guī)模天線技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)大規(guī)模天線技術(shù)還有許多問題需要解決，從理論上的研究來看，底層的研究面臨許多困難.在實(shí)際部署中，硬件成本也是必須解決的問題之一.以下是一些大規(guī)模天線技術(shù)所需要解決的問題：(1)信道估計(jì)和建模。在大規(guī)模天線系統(tǒng)中，天線不再固定組合而移動(dòng)的用戶終端也變得更多，使傳統(tǒng)的信道估計(jì)不再實(shí)用。天線陣列的分配將受到用戶所在位置的影響，基站端需要能夠依靠信道的移動(dòng)性和空間中的能量的連續(xù)性來實(shí)現(xiàn)最佳或更好的信道估計(jì)。(2)商業(yè)布置的成本控制。隨著5G網(wǎng)絡(luò)基站天線數(shù)量的大幅增加，大規(guī)模天線系統(tǒng)將使用更多的天線，為了控制成本，需要解決在不同情況下應(yīng)該布置多少天線的問題，在部署前控制好成本。將大規(guī)模多天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，制造，安裝，等成本降低，使商業(yè)部署得以實(shí)現(xiàn)。14(完整word)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)3。2超密集組網(wǎng)為了滿足將來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量增大數(shù)百倍，將用戶體驗(yàn)速率提高數(shù)百倍的要求，除了增加頻譜帶寬和使用大規(guī)模天線技術(shù)提高頻譜的效率，提高空間重用的程度也是提高5G網(wǎng)絡(luò)無線系統(tǒng)容量的有效的方法。以前無線通信網(wǎng)絡(luò)采用單元?jiǎng)澐址绞絹頊p小區(qū)半徑，但是隨著現(xiàn)代小區(qū)覆蓋的減小，單元?jiǎng)澐肿兊秒y以實(shí)現(xiàn)，需要超密集網(wǎng)技術(shù)，在數(shù)據(jù)使用量大的區(qū)域放置小型基站。結(jié)構(gòu)如圖3.2所示.圖3.2超密集組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意簡圖面對移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)使用大幅度增長的問題，使用超密集組網(wǎng)技術(shù)是一種有效的方法［10,將小型基站放置在宏基站所覆蓋的范圍內(nèi)，形成密集的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，能夠大大提高空間的重用性。3。2.1超密集組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢⑴移動(dòng)性能提升由于小型基站部署在宏基站的內(nèi)部，可以始終保持宏基站與微基站之間的連接。微基站能夠給用戶提供連接，用戶通過小型微基站就可以實(shí)現(xiàn)信息的添加，修改和刪除.(2)資源利用率提升宏基站可以通過統(tǒng)一控制和管理小型基站，對小型基站動(dòng)態(tài)開/關(guān)等給予協(xié)調(diào)管理，進(jìn)行優(yōu)15(完整word)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)化控制，提高整體的網(wǎng)絡(luò)容量和資源使用效率，降低能耗。超密集組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以使終端在一些地區(qū)和發(fā)射節(jié)點(diǎn)之間的距離變得更近，能夠得到更多的頻譜，提升業(yè)務(wù)效率、頻譜效率、大大提高系統(tǒng)容量in］。3。2。25G網(wǎng)絡(luò)的超密集組網(wǎng)技術(shù)面臨的問題與挑戰(zhàn)(1)干擾現(xiàn)象在超密集組網(wǎng)中，由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離很小，信號(hào)將會(huì)將會(huì)互相干擾，主要類型是：共享頻譜資源之間的干擾，相同頻率之間干擾。在實(shí)際的應(yīng)用中，如何有效的進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，消除干擾已經(jīng)成為一個(gè)關(guān)鍵問題，而現(xiàn)在業(yè)界提出的一系列的技術(shù)方案，尚未得到驗(yàn)證，效果依然需要測試。(2)信令負(fù)荷將小型基站大量的部署，使信號(hào)所覆蓋的區(qū)域變得更加不規(guī)則，覆蓋區(qū)域的邊界數(shù)量增加，使信號(hào)需要通過更多的變換和切換.46所使用的分布式交換算法信令負(fù)載會(huì)隨著覆蓋密度的增加以二次方趨勢增加，這大大增大了網(wǎng)絡(luò)控制信令的負(fù)載。現(xiàn)在超密集組網(wǎng)如何減少信令負(fù)荷是必須解決問題［12］。3.3全頻譜接入全頻譜接入技術(shù)是指通過有效的使用各種通信頻段：高頻段和低頻段、連續(xù)頻譜和不連續(xù)頻譜等資源來提高數(shù)據(jù)傳輸速度和效率。所涉及的頻帶包括低于6GHz的低頻帶和6-100GHz的頻帶。選擇頻段時(shí)應(yīng)遵循以下原則［13］：(1)候選頻段需要支持移動(dòng)業(yè)務(wù)，并與頻段內(nèi)的其他現(xiàn)有業(yè)務(wù)兼容，以避免不同系統(tǒng)之間的干擾.16(完整word)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)(2)候選頻段需要具有寬的自由連續(xù)頻譜，以滿足5G網(wǎng)絡(luò)高速率的傳輸。(3)候選頻帶需要具有良好的傳播特性。由于衛(wèi)星，廣播，和地面的多種服務(wù)使用的頻譜密集分布在6GHz以下，如圖3。3所示5G網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源在6GHz以內(nèi)可以用于低頻帶的頻譜資源極為有限，無法滿足5G網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)需求，必須開發(fā)6GHz以上的高頻段。超過6GHz的連續(xù)頻譜資源非常豐富，非常適合未來增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶高速連續(xù)大寬帶需求M].圖3.36GHz以內(nèi)頻譜資源的使用情況3。3。1全頻譜接入的應(yīng)用場景全頻譜接入技術(shù)覆蓋了較大的頻率范圍，頻段間具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢，通過頻譜資源的靈活的部署，全頻譜接入技術(shù)將滿足未來5G網(wǎng)絡(luò)需求的三大場景go(1)EMBB(增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶)場景：6GHz以下的低頻帶資源傳播特性更適合滿足增強(qiáng)覆蓋的需要，而高頻帶提供連續(xù)的大帶寬，盡管高頻帶的衰減很大，覆蓋面不好，但可以部署在熱點(diǎn)區(qū)域，以提高速率和系統(tǒng)容量.所以高頻和低頻協(xié)作是滿足￡MBB場景的基本手段。(2)MMTC(大規(guī)模機(jī)器類通信)場景：由于大規(guī)模機(jī)器類通信的速率要求較低，但對于覆蓋范圍有較高的需求，故MMTC場景主要使用小于6GHz^"U是低于1GHz的頻帶。已經(jīng)確定，在物聯(lián)網(wǎng)中使用800M和900M頻帶中的窄帶頻帶，能夠滿足大規(guī)模機(jī)器的通信需求。17（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)UMTC（超可靠和低延遲通信）場景：UMTC場景需要超高的可靠性，因此頻段的選擇將獨(dú)立分配授權(quán)頻譜。全頻段接入技術(shù)的優(yōu)勢了解每個(gè)頻段的特征是設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，國際上對6GHz以下頻段的頻譜特性進(jìn)行了很多的研究，并且高頻渠道特點(diǎn)的研究已經(jīng)成為全頻譜接入技術(shù)的關(guān)鍵項(xiàng)目.通過研究5G網(wǎng)絡(luò)候選頻帶的信道傳播特性并組合信道測量結(jié)果，構(gòu)建高頻信道模型，分析每個(gè)頻點(diǎn)的使用場景，選擇最合適的頻帶［161對5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)具有巨大意義。在高低混頻網(wǎng)絡(luò)中，使用了控制面和數(shù)據(jù)面分離技術(shù)，當(dāng)終端處于數(shù)據(jù)密集區(qū)域時(shí)，由低頻蜂窩網(wǎng)絡(luò)來負(fù)責(zé)控制面的傳輸，高頻蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸。而當(dāng)終端在非高頻基站覆蓋的非是數(shù)據(jù)密集區(qū)時(shí)，控制面和數(shù)據(jù)面通過低頻蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸。高頻混合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用可以有效地解決熱點(diǎn)面積的速率和流量要求，而低頻基站廣泛覆蓋可以減少基站數(shù)量，降低網(wǎng)絡(luò)部署所需的成本。全頻段接入尚存在的問題與低頻設(shè)備技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈相比，移動(dòng)終端高頻設(shè)備研究還處于起步階段。目前的6—100GHz元件在微波產(chǎn)品已經(jīng)得到廣泛使用，但現(xiàn)有的移動(dòng)終端硬件技術(shù)不能支持高于6GHz的高頻帶。高頻帶對于硬件的沖擊主要在于射頻模塊，其中支持高頻射頻芯片需要修改射頻核心，將導(dǎo)致整個(gè)射頻芯片的設(shè)計(jì)變化。目前支持高頻射頻前端還沒有實(shí)現(xiàn)小型化，無法集成到手機(jī)等小型移動(dòng)終端。另外，隨著頻率的增加，天線的尺寸會(huì)減小，這將有利于大規(guī)模天線技術(shù)的部署，未來的移動(dòng)終端也可以通過集成更多的天線來實(shí)現(xiàn)性能。目前，高頻設(shè)備存在諸多問題，設(shè)計(jì)難度大，設(shè)備成本高，需要開發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和加大產(chǎn)業(yè)鏈的投資值。18（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)3.4新型多址技術(shù)移動(dòng)通信多址接入技術(shù)是為了滿足多用戶同時(shí)通信的需求，在用戶同時(shí)通話時(shí)，能夠防止相互干擾［18。根據(jù)信道類型，可以使用特定的多址技術(shù)進(jìn)行通信。多址接入技術(shù)是現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)重要特征，在很大程度上，多址接入技術(shù)是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。下表3。1為四種新型的多址技術(shù)：表3。1四種多址技術(shù)的比較多址技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)非正交多址接入（NOMA）1SIC（串行干擾刪除）檢測2功率域復(fù)用1無明顯遠(yuǎn)近效應(yīng)2上下鏈路的頻譜效率提升3下行鏈路吞吐量提升1。接收機(jī)復(fù)雜度高2。功率復(fù)用技術(shù)仍在研究中稀疏編碼多址接入技術(shù)（SCMA）1低密度簽名算法2高維調(diào)制技術(shù)3通過兇「人進(jìn)行近似最優(yōu)檢測1頻譜效率提升3倍以上2上行鏈路系統(tǒng)容量提升3相較于OFDMA,下行鏈路小區(qū)的吞吐量提升，增益提升1最優(yōu)碼的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)比較難2用戶間干擾增加圖分多址接入（PDMA）1適合復(fù)雜度的SIC的聯(lián)合/整體設(shè)計(jì)2低復(fù)雜度最大似然SIC檢測1下行鏈路頻譜效率提升1。5倍2上行鏈路系統(tǒng)容量提升2—3倍1圖樣的設(shè)計(jì)和最優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)較難2用戶間干擾增加。多用戶共享接入（MUSA）1SIC檢測2復(fù)數(shù)域多元碼3疊加編碼和疊加信號(hào)擴(kuò)頻技術(shù)1較低的塊出錯(cuò)率2支持大規(guī)模用戶接入量1傳輸信號(hào)的設(shè)計(jì)比較難2用戶間干擾增加1920（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)第4章大規(guī)模天線傳輸技術(shù)4。1大規(guī)模天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)大規(guī)模天線系統(tǒng)中，受到5G毫米波技術(shù)的影響，使得天線尺寸能夠足夠的小，在單位面積內(nèi)可以布置大量的天線，根據(jù)以往4G所采用的8根天線的MIMO系統(tǒng)［19,其傳輸原理，獲得設(shè)計(jì)理念，將以往的天線用天線塊來代替，并布置更多的天線塊，實(shí)現(xiàn)空間重用，在天線塊的布置中每個(gè)天線間的間距為半波長，每個(gè)天線塊之間的間距為十個(gè)波長，并且能夠多個(gè)天線塊同時(shí)同一終端傳輸信息，來實(shí)現(xiàn)空間分集、波束賦形。根據(jù)該理念來設(shè)計(jì)大規(guī)模天線系統(tǒng).圖4.1大規(guī)模天線系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的大規(guī)模天線系統(tǒng)如圖4.1,在該大規(guī)模天線系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)空間分集和空間復(fù)用功能是以子天線塊為單位，每個(gè)子天線塊相當(dāng)于多天線中的每個(gè)子天線，圖4.1中所示的每個(gè)終端，至少接收2個(gè)子天線塊發(fā)送的信號(hào)以實(shí)現(xiàn)空間分集。利用10個(gè)子天線塊來支持4個(gè)終端，使該大規(guī)模天線系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用。而實(shí)現(xiàn)波束賦形功能同樣是以子天線塊為單位，每個(gè)子天線塊是一個(gè)陣元數(shù)為nXmXq的陣列模塊，所以圖4。1中的每個(gè)子天線塊發(fā)送的信號(hào)都是賦形波21(完整word)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)束。該系統(tǒng)中，由NXM個(gè)子天線塊組成的多天線是一個(gè)二維系統(tǒng)，由nXmXq的陣元組成的陣列是一個(gè)三維系統(tǒng)，所以，該大規(guī)模MIMO天線中的總陣元數(shù)為「、二「「；”，是一個(gè)真正的大規(guī)模天線系統(tǒng)。4.2系統(tǒng)模型上的優(yōu)勢將傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)和該大規(guī)模天線系統(tǒng)的的系統(tǒng)模型進(jìn)行對比，從基本模型對比來說明大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)勢.4.2。1傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)MIMO技術(shù)在通信領(lǐng)域的早期便已經(jīng)被提出，其能夠增強(qiáng)通信。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，一開始為單對單，即只有一個(gè)發(fā)射端，一個(gè)接受端，隨著通信系統(tǒng)不斷的發(fā)展，天線系統(tǒng)也在不斷的發(fā)展，先后出現(xiàn)了多輸入對單輸出的天線系統(tǒng)和單輸入對多輸出的天線系統(tǒng)，并在20世紀(jì)90年代中期，多輸入多輸出的天線系統(tǒng)，MIMO(MultipleInputMultipleOutput)系統(tǒng)應(yīng)時(shí)而生。多輸入多輸出天線系統(tǒng)對為通信系統(tǒng)頻譜效率的提高極為有效，MIMO系統(tǒng)成為通信領(lǐng)域中不可缺失的重要組成。(1)MIMO系統(tǒng)模型MIMO系統(tǒng)如上面所述，為多輸入多輸出的天線系統(tǒng)，其在接收端和發(fā)射段都使用多個(gè)天線單元，數(shù)據(jù)能夠分解并利用多個(gè)天線來同時(shí)進(jìn)行發(fā)射和接收，這種將數(shù)據(jù)先分解成小片段，然后并行發(fā)射，接受后在恢復(fù)，能夠極大的提高傳輸?shù)乃俾省?2（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)圖4圖4。2MIMO系統(tǒng)的簡化模型MIMO系統(tǒng)的傳輸模型如圖4.2示，在MIMO天線系統(tǒng)的發(fā)射端有M根發(fā)射天線，在MIMO系統(tǒng)的接收段有N根接收天線，這樣，整個(gè)天線傳輸鏈路就可以達(dá)到M,1條，用H來表示。（4—1）r=Hxnr=Hxn（4—2）其中?.￡匚”、［表示發(fā)射端發(fā)送的數(shù)據(jù),「‘二廠為接受端天線收到的噪聲。4。2。2大規(guī)模天線系統(tǒng)大規(guī)模天線系統(tǒng)在第三章已經(jīng)進(jìn)行過簡單的介紹，大規(guī)模天線系統(tǒng)是一種形式的MU—MIMO（多用戶多人多出）系統(tǒng)，其中基站端天線的數(shù)量很多。在大規(guī)模天線系統(tǒng)中，數(shù)百或數(shù)千個(gè)基站天線同時(shí)為相同頻率的數(shù)十或數(shù)百個(gè)用戶提供服務(wù)資源.大規(guī)模天線中基站的部分將裝備23

(完整word)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)大量的天線，大概100及以上，并能夠同時(shí)的服務(wù)某一單天線的終端，大規(guī)模天線系統(tǒng)的天線結(jié)構(gòu)如圖4.3所示。圖4。3大規(guī)模天線技術(shù)的結(jié)構(gòu)(2)大規(guī)模天線系統(tǒng)的系統(tǒng)模型如圖4.4所示圖4.4大規(guī)模天線系統(tǒng)的簡化模型如圖4。4所示的大規(guī)模天線系統(tǒng)［20］，當(dāng)有L個(gè)小區(qū)時(shí),在小區(qū)的基站端布置N根天線，同時(shí)為隨機(jī)的分布到小區(qū)中的K個(gè)終端提供服務(wù)。對l小區(qū)內(nèi)全部的終端到j(luò)小區(qū)內(nèi)的基站的信道矩陣可以表示為24（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)其中（4-3）其中（4-3）（4——4）（4——5）4。2。3大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)勢根據(jù)MIMO系統(tǒng)的模型和該大規(guī)模天線系統(tǒng)模型的對比，該大規(guī)模天線系統(tǒng)的基站端的天線的數(shù)量有大幅度的增加，而且能夠通過小區(qū)的基站為另一小區(qū)提供服務(wù)。根據(jù)最基本天線系統(tǒng)的信道矩陣便可以看出大規(guī)模天線系統(tǒng)的通信鏈路有明顯的增加，能夠在同一時(shí)間傳輸更多的信息。4.3系統(tǒng)頻譜效率上的優(yōu)勢本節(jié)主要通過簡單介紹MIMO系統(tǒng)的頻譜效率和大規(guī)模天線系統(tǒng)的頻譜效率來從信息傳輸容量上說明大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)越性。頻譜效率是指在通信系統(tǒng)中的帶寬限制下，可以傳送的數(shù)據(jù)的總量.它是在有限的頻譜下，物理層通信協(xié)議能達(dá)到的使用效率的量度［21］。MIMO系統(tǒng)的頻譜效率附吊。天線系統(tǒng)在發(fā)射端裝備N條天線，在接受端裝備附條天線，當(dāng)一定時(shí)間內(nèi)通信鏈路不25（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)變時(shí)，系統(tǒng)的頻譜效率變時(shí)，系統(tǒng)的頻譜效率［22］為:C二C二1唯（det（”畢刊）需(4——6)SNR表示信噪比，H為通信信道，N為發(fā)射端天線數(shù)。當(dāng)天線信道具有良好的非相干性時(shí)，可以看作為田N）個(gè)并行子信道，每個(gè)子信道理論上都擁有,hinn，』（香農(nóng)限）信道容量極限。相對于MIMO天線系統(tǒng)之前的天線系統(tǒng)，MIMO天線系統(tǒng)的頻譜效率已經(jīng)得到了顯著的提高，但是MIMO系統(tǒng)的頻譜效率需要特定的的信道狀態(tài)之下條件才能獲得，在信道相關(guān)性較強(qiáng)的MIMO系統(tǒng)中，傳輸機(jī)制會(huì)被破壞，無法再提高系統(tǒng)頻譜效率.4。3。2大規(guī)模天線系統(tǒng)上行鏈路在基站端上行鏈路⑵］所收到的信號(hào)可以表示為:(4-7)在公式（4——7）中，,為所有的發(fā)送信號(hào)，???'是發(fā)送信號(hào),中的第.?元素，H是上行信道的矩陣（單小區(qū)），■'；?為接收到的噪聲?！?為上行傳輸功率。大規(guī)模天線系統(tǒng)的頻譜效率為：C=C=log2(det[p/川9)篝(4-8)在過去的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)可以檢測出如式（4-8）的系統(tǒng)頻譜效率。當(dāng)在基站端放置大量天線，甚至趨于無窮時(shí)，信道向量趨于正交，這時(shí)可以無視終端之間的干擾。26

（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)4。3。3大規(guī)模天線系統(tǒng)下行鏈路在大規(guī)模天線系統(tǒng)的下行鏈路端[24],??表示接受到的信號(hào)，大規(guī)模天線系統(tǒng)的下行信道用置*來表示，終端收到的信號(hào)可以表示為：(4——9)'■表示從基站端發(fā)送出的信號(hào)，爪是零均值復(fù)高斯分布的加性噪聲，產(chǎn)為下行傳輸功率。通過功率分配大規(guī)模天線系統(tǒng)的下行頻譜效率可表示為:max

plogmax

plog2(det +/HPH&)%(4—10)“為正對角矩陣，通過功率配置，可達(dá)到最高的頻譜效率。天線數(shù)越大，就越容易得到接近信道容量的速率。4.3.4大規(guī)模天線系統(tǒng)在頻譜效率上的優(yōu)勢結(jié)合上述頻譜效率公式，將公式（4——6）和（4-8）對比，當(dāng)天線數(shù)量很大時(shí)，大規(guī)模天線技術(shù)上行鏈路的傳輸效率相對于傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)的頻譜效率有顯著提高.將公式（4——6）和（4-10）對比，天線數(shù)量越大，大規(guī)模天線系統(tǒng)下行鏈路的頻譜效率相對于傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)越具有優(yōu)勢。大規(guī)模天線系統(tǒng)可以通過增加天線系統(tǒng)的中天線的數(shù)量來提高通信系統(tǒng)的頻譜效率[25],其頻譜效率相對于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)而言有著顯著改善，提高了無線傳輸中的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)。面對通信可靠性的要求以及用戶密度的始終增加。未來的無線通信需要新的技術(shù)，大規(guī)模天線系統(tǒng)可以滿足這些需求。考慮上行鏈路傳輸（相同的參數(shù)可以用于下行鏈路傳輸。）有利傳播的條件（用戶之間的信道向量和基站成對正交），上行鏈路傳輸?shù)目側(cè)萘繛?7（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)；?四一；；：1-?；■」 （4-11）在（4-11）中，K是復(fù)用增益,M為陣列增益.當(dāng)M和K很大時(shí)時(shí)，可以獲得很大的光譜效率和能量效率，增加K和隊(duì)可以同時(shí)為更多用戶提供更大的數(shù)據(jù)吞吐量.此外，加倍基站端天線的數(shù)量，可以將發(fā)射功率降低，而保持原有的服務(wù)質(zhì)量。4.4傳播過程中的優(yōu)勢4。4.1傳輸關(guān)鍵參數(shù)無線數(shù)據(jù)傳輸，要考慮的關(guān)鍵參數(shù)是無線吞吐量（比特/秒）其定義為：吞吐量二帶寬（Hz）X頻譜效率（位/s/Hz）.顯然，為了提高吞吐量，需要增加帶寬或頻譜效率［26。一個(gè)眾所周知的方式就是使用更多的天線.在無線通信中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間傳輸?shù)男盘?hào)被衰落和衰減是由于多路徑傳播和傳播過程中的障礙造成的.具有多輸入多輸出天線（MIMO）的傳輸是一種能用來提高通信的可靠性的技術(shù)。通過多個(gè)天線，可以發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)流，因此，可以顯著改善通信的復(fù)用增益容量。MIMO系統(tǒng)在過去幾十年中得到了極大的關(guān)注現(xiàn)在已被納入幾代新一代無線標(biāo)準(zhǔn)。4.4.2MIMO系統(tǒng)傳輸原理如圖4。6所示，在發(fā)送端首先是對將收集到的信息和想要發(fā)送的信息進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，使信息變成能夠被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后再將調(diào)制之后所形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并之間的轉(zhuǎn)換，將一段串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多段能夠同時(shí)傳輸?shù)牟⑿袛?shù)據(jù)，再將通過空時(shí)編碼后的每一段數(shù)據(jù)或幾段數(shù)據(jù)分28

（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)配給一根天線，最后通過天線將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸.在接收端，整個(gè)過程與發(fā)射的順序剛好反過來，是通過天線接收到所需要信息的數(shù)據(jù)，然后在反空時(shí)編碼，再由并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為串行數(shù)據(jù)，然后通過解調(diào)，將數(shù)據(jù)還原成信息。HIMU矍奸煩5)MIMO

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IK\)圖4.6MIMO天線系統(tǒng)的傳輸過程4。4。3MIMO系統(tǒng)的缺陷與大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)勢在天線系統(tǒng)中，對信號(hào)傳播的容量、速率和傳播可靠性提高主要是依賴空間分集，空間復(fù)用和波束賦形。其中空間分集是指在基站或終端設(shè)備使用多根天線接受相同信號(hào)，用以提高接收到的信號(hào)的質(zhì)量。空間復(fù)用是指在同一頻帶上通過接受端和發(fā)射端的多根天線同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù),來提高傳輸?shù)娜萘?波束賦形是通過對天線陣列一些調(diào)整，使得天線發(fā)射出來的信號(hào)具有指向性，其能夠減小信號(hào)傳輸過程中受到的干擾，大大提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃砸玻?。傳統(tǒng)MIMO天線系統(tǒng)中，天線的尺寸受到實(shí)際情況的限制［28］。在4G時(shí)代，信號(hào)傳播的主要頻率小于3GHz，波長大于10厘米，使天線的尺寸大小受到限制導(dǎo)致基站和終端上所能布置的天線數(shù)很少，而這樣的小數(shù)量的天線，使得空間復(fù)用，空間分集和波束賦形的作用受到約束。而在5G網(wǎng)絡(luò)中將信號(hào)的傳輸將采用毫米波，毫米波的波長要短的多，能夠使天線尺寸減小到毫米級，從幾何尺寸上為大規(guī)模天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)，能夠使基站中建立存在數(shù)十個(gè)根，數(shù)千29（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)根的大規(guī)模天線系統(tǒng)。如圖4。1設(shè)計(jì)的大規(guī)模天線系統(tǒng)，由NXM個(gè)子天線塊組成，各子天線塊間距分別為A、B,取10個(gè)波長.每個(gè)子天線塊由nXmXq的三維陣元組成，各陣元間距分別為a、b、c,取半個(gè)波長。每個(gè)陣塊既是一個(gè)波束賦形陣列，又是一個(gè)獨(dú)立子天線塊，所以這種大規(guī)模MIMO天線可以同時(shí)支持空間復(fù)用、空間分集和波束賦形.4。5小結(jié)在本章中根據(jù)4G現(xiàn)在正在使用的MIMO系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種可行的大規(guī)模天線系統(tǒng)，并從其系統(tǒng)模型、頻譜效率、傳播過程三個(gè)方面詳細(xì)分析了該大規(guī)模天線系統(tǒng)相對于現(xiàn)在4G所使用的MIMO系統(tǒng)所具備的優(yōu)勢。在系統(tǒng)模型上該大規(guī)模天線系統(tǒng)中天線布置數(shù)量大大增加，并且在覆蓋區(qū)隨機(jī)均勻的分布單天線的終端，顯著提高了通信鏈路數(shù)量和通信效率。在頻譜效率上由公式（4-6）和（4—8）對比，當(dāng)天線數(shù)量很大時(shí)，該大規(guī)模天線技術(shù)上行鏈路的傳輸效率相對于傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)的頻譜效率有顯著提高。將公式（4-6）和（4—10）對比，天線數(shù)量越大，大規(guī)模天線系統(tǒng)下行鏈路的頻譜效率相對于傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)越具有優(yōu)勢。在傳輸方面，經(jīng)過傳輸原理來分析，該大規(guī)模天線技術(shù)能更好的實(shí)現(xiàn)的空間分級，空間復(fù)用和波束賦形.而且除了上述方面性能的顯著提升外，大規(guī)模天線系統(tǒng)的其他方面也有很大的提升[2汕國際上各個(gè)組織正不斷的對其進(jìn)行研究和試驗(yàn)。2015年,WIFI和LTE標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了8根天線，部署了4個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)驗(yàn)室中，大規(guī)模天線技術(shù)功能已被證實(shí)，愛立信宣布將于2017年發(fā)貨64根的天線系統(tǒng).華為，中興和Facebook已經(jīng)展示了96—128根的天線系統(tǒng)。30（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)5G網(wǎng)絡(luò)還沒有進(jìn)入我們的生活，通過現(xiàn)有的4G來推測并不能準(zhǔn)確的得知當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)普及之后我們的社會(huì)將發(fā)生多大的改變，本文根據(jù)各大組織，通訊企業(yè)發(fā)布的關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)的信息，介紹什么是5G網(wǎng)絡(luò)，國際上對5G網(wǎng)絡(luò)的要求，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景還有5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展方向。文章中主要還對5G網(wǎng)絡(luò)潛在的無線技術(shù)進(jìn)行分析，介紹大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入和新型多址的基本概念、優(yōu)勢、挑戰(zhàn).再單獨(dú)針對大規(guī)模天線技術(shù)進(jìn)行研究，根據(jù)4G網(wǎng)絡(luò)使用的MIMO天線系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種大規(guī)模天線系統(tǒng)，將其系統(tǒng)模型、頻譜效率和傳輸過程與4G網(wǎng)絡(luò)中所用的MIMO天線系統(tǒng)進(jìn)行對比，說明其優(yōu)勢.論文的具體內(nèi)容如下：（1）對5G移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹，說明什么是5G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景，還有5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指標(biāo)與技術(shù)方向.（2）選取5G網(wǎng)絡(luò)無線技術(shù)中潛力最大四種技術(shù)進(jìn)行介紹，說明每種技術(shù)的應(yīng)用場景，優(yōu)勢還有其尚存在的問題或面臨的挑戰(zhàn)。（3）針對大規(guī)模天線技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)在所使用的MIMO天線技術(shù)，設(shè)計(jì)一種能夠應(yīng)用與5G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模天線系統(tǒng)，通過分析它與MIMO天線系統(tǒng)架構(gòu)上的區(qū)別，系統(tǒng)頻譜效率的差距，還有傳輸方式上的不同從原理和應(yīng)用來充分說明該大規(guī)模天線技術(shù)相對于傳統(tǒng)的天線技術(shù)所具有的優(yōu)勢。5G網(wǎng)絡(luò)的道路上還需要不斷的探索，在通信領(lǐng)域，統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)極大的促進(jìn)全球通信的發(fā)展，所以及早的明確5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)將對5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有極大的意義。31（完整word）5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)參考文獻(xiàn)[1]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國科學(xué)：信息科學(xué)，2014,44(5):551—563.⑵IMT-2020(5G)PromotionGroup.5G無線技術(shù)架構(gòu)白皮書[R].2015.[3]TULLBERGH,POPOVSKIP,GOZALVEZ-SERRANOD,etal.METISsystemconcept:theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine,2015.[4]中興通訊.Pre5G用技術(shù)創(chuàng)新勾畫5G藍(lán)圖[J].通信產(chǎn)業(yè)報(bào),2014(34).LIY,WANGQ,ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c2015:1808-1809GUPTAA,JHARK.Asurveyof5Gnetwork:architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,2015,3:1206-1232AGYAPONGP,IWAMURAM,STAEHLED,etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].Communications ："，2014,52(11):65-75.MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications,2010,9(11):3590-3600.E.G.Larsson,F.'1'",oJ',andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.2014[10]卜卜二二，張建敏，謝偉良，等.5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析[J].電信科學(xué),2015,31(5):46-56.LIQC,NIUHN,PAPATHANASSIOUAT,etal.5Gnetworkcapacity:keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine,2014,9(1):71-78.YANGFY,WANGH,MEIC,etal.Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication,2015IMT-2020(5G)PromotionGroup.whitepaper,wirelesstechnologyarchitecturefor5G[R].2015.[14]高頻通信研究報(bào)告[R].中國電信股份有限公司.2015.3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S].2016.ITU-RJ，；；-L，1M.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S].2015.ITU-RM2083-0.IMTVision-FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTfor2020andbeyond[S].2015.丁一.第5代移動(dòng)通信基本要求與新型多址復(fù)用技術(shù)[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015,27(04):435—440.RuwckDPerssonF.' ' ,E.G.Larsson,T.L