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)闡明書設(shè)計(jì)(論文)題目：5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中核心技術(shù)學(xué)生：專業(yè)：班級(jí)：指引教師：設(shè)計(jì)日期：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中核心技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）規(guī)定及原始數(shù)據(jù)（資料）：題目：應(yīng)簡(jiǎn)潔、明確、有概括性，字?jǐn)?shù)不適當(dāng)超過(guò)20個(gè)字；摘要：要有高度概括力，語(yǔ)言精練、明確，中文摘要約100—200字；核心詞：從論文標(biāo)題或正文中挑選3～5個(gè)，最能表達(dá)重要內(nèi)容詞作為核心詞；目錄：寫出目錄，標(biāo)明頁(yè)碼；正文：本科畢業(yè)論文正文字?jǐn)?shù)普通應(yīng)在15000字以上，畢業(yè)論文正文：涉及前言、本論、結(jié)論三個(gè)某些：前言（引言）是論文開頭某些，重要闡明論文寫作目、現(xiàn)實(shí)意義、對(duì)所研究問(wèn)題結(jié)識(shí)，并提出論文中心論點(diǎn)等。前言要寫得簡(jiǎn)要扼要，篇幅不要太長(zhǎng)。本論是畢業(yè)論文主體，涉及研究?jī)?nèi)容與辦法、分析（討論）等。在本某些要運(yùn)用各方面資料，分析問(wèn)題，論證觀點(diǎn)，盡量反映出自己科研能力和學(xué)術(shù)水平。結(jié)論是畢業(yè)論文收尾某些，是環(huán)繞本論所作結(jié)束語(yǔ)。其基本要點(diǎn)就是總結(jié)全文，加深題意；道謝：簡(jiǎn)述自己通過(guò)做畢業(yè)論文體會(huì)，并應(yīng)對(duì)指引教師和協(xié)助完畢論文關(guān)于人員表達(dá)謝意；參照文獻(xiàn)：在畢業(yè)論文末尾要列出在論文中參照過(guò)專著、論文及其她資料，所列參照文獻(xiàn)應(yīng)按文中參照或引證先后順序排列。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重要內(nèi)容：第一某些，重要簡(jiǎn)介課題研究背景，闡述了通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程，國(guó)內(nèi)外對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀,以及本課題所研究重要內(nèi)容；第二某些，簡(jiǎn)介了5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景、標(biāo)志、指標(biāo)、技術(shù)方向；第三某些，簡(jiǎn)介了大規(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；第四某些，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)樸大規(guī)模天線系統(tǒng)，將其系統(tǒng)模型、頻譜效率和傳播過(guò)程與4G網(wǎng)絡(luò)中所用MIMO天線系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，闡明其優(yōu)勢(shì)。闡明為什么大規(guī)模天線技術(shù)會(huì)成為5G網(wǎng)絡(luò)潛在無(wú)線核心技術(shù)；第五某些，總結(jié)某些，總結(jié)了在本次課程設(shè)計(jì)中得到收獲與成果，同步闡述了本次設(shè)計(jì)中遇到難點(diǎn)和存在問(wèn)題，以便此后完善。學(xué)生應(yīng)交出設(shè)計(jì)文獻(xiàn)（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；5、英文翻譯原件及譯文；6、光盤一張（包括上述1-5內(nèi)容）重要參照文獻(xiàn)（資料）：[1]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干核心技術(shù)［J］.中華人民共和國(guó)科學(xué)：信息科學(xué)，，44(5)：551－563．[2]IMT-(5G)PromotionGroup.5G無(wú)線技術(shù)架構(gòu)白皮書[R]..[3]ULLBERGH，POPOVSKIP，GOZALVEZ-SERRANOD，etal.METISsystemconcept：theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine，.[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),(34).[5]LIY，WANGQ，ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c:1808-1809[6]GUPTAA，JHARK.Asurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,，3:1206-1232[7]AGYAPONGP，IWAMURAM，STAEHLED，etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].CommunicationsMagazine,IEEE，，52(11)：65-75.[8]MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications，，9(11)：3590-3600.[9]E.G.Larsson，F(xiàn).Tufvesson，O.Edfors，andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.[12]LIQC，NIUHN，PAPATHANASSIOUAT，etal.5Gnetworkcapacity：keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine，，9(1)：71-78.[13]YANGFY，WANGH，MEIC，etal.Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication，[14]3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S]..[15]ITU-RreportM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S]..[16]ITU-RM2083-0.IMTVision–FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTforandbeyond[S]..[17]C.Shepard，H.Yu，N.Anand，L.E.Li，T.L.Marzetta，R.Yang，andL.Zhong，Argos：Practicalmany-antennabasestationsinProc.ACMInt.Conf.MobileComputingandNetworking，Aug.[18]G.Miao，J.Zander，K-WSung.MobileDataNetworks，CambridgeUniversityPress..[19]GoldsmithA，JafarSA，JindalN，etal.CapacitylimitsofMIMOchannels[J].SelectAreasinCommunications，IEEEJournalon，，21(5)：684-702[20]H.Q.Ngo，E.G.Larsson，andT.L.Marzetta.UplinkpowerofmultiuserMIMOwithverylargeantennaarrays.Urbana-Champaign，Illinois，US，Sep..[21]M.Kobayashi，N.Jindal，andG.Caire，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlink，IEEETrans.Aug..[22]LarssonEG，EdforsO，TufvessonF，etal.fornextgenerationwirelesssystems[J].arXivpreprint.[23]H.Yin，D.Gesbert，M.Filippou，andY.Liu.Acoordinatedapproachtochannelestimationinlarge-scalemultiple-antennasystems.IEEE..[24]A.Pitarokoilis，S.K.Mohammed，andE.G.Larsson.Ontheoptimalityofsingle-carriertransmissioninlarge-scaleantennasystems.IEEEWirelessCommun.Aug.[25]J.Hoydis，S.tenBrink.theUL/DLofcellularnetworks.IEEEJ.Sel.AreasCommun.Feb..[26]F.Rusek，D.Persson，E.G.Larsson，T.L.Marzetta.ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithverylargearrays.IEEESignalProcess..[27]LuL，LiG，SwindlehurstA，etal.AnoverviewofmassiveMIMO：benefitsandchallenges[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing，，8(5)：742-758.專業(yè)班級(jí)學(xué)生規(guī)定設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期指引教師簽日期教研室主任審查簽字日期系主任批準(zhǔn)簽日期

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中核心技術(shù)研究摘要移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到當(dāng)前一共經(jīng)歷了4代，第一代是模仿技術(shù)，第二代實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化語(yǔ)音通信，第三代是3G網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)基本多媒體通信，第四代是咱們當(dāng)前已經(jīng)離不開4G網(wǎng)絡(luò)，其標(biāo)志著無(wú)線寬帶時(shí)代到來(lái)。而本論文所研究5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)指正是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有進(jìn)入咱們生活，通過(guò)既有4G網(wǎng)絡(luò)來(lái)推測(cè)并不能精確得知當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)普及之后咱們社會(huì)將發(fā)生多大變化，本文依照各大組織，通訊公司發(fā)布關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)信息，簡(jiǎn)介什么是5G網(wǎng)絡(luò)，國(guó)際上對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)定，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景尚有5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向。文章中重要還對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)潛在無(wú)線技術(shù)進(jìn)行分析，簡(jiǎn)介大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入和新型多址基本概念、優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)。再單獨(dú)針對(duì)大規(guī)模天線技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)樸大規(guī)模天線系統(tǒng)，將其系統(tǒng)模型、頻譜效率和傳播過(guò)程與4G網(wǎng)絡(luò)中所用MIMO天線系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，闡明其優(yōu)勢(shì)。5G網(wǎng)絡(luò)道路上還需要不斷摸索，Verizon，英特爾，高通，華為，愛立信，三星等公司已經(jīng)在為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行各方面測(cè)試，這些測(cè)試成果將影響到5G網(wǎng)絡(luò)原則制定。在通信領(lǐng)域，統(tǒng)一通信原則將會(huì)極大增進(jìn)全球通信發(fā)展，因此及早明確5G網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)將對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具備極大意義。 核心詞：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ResearchonKeyTechnologyinMobileCommunicationNetworkAbstractMobilecommunicationnetworkdevelopmenthasnowexperiencedatotaloffourgenerations，thefirstgenerationisanalogtechnology，thesecondgenerationtoachieveadigitalvoicecommunications，thethirdgenerationisthe3Gnetwork，hasbeenabletoachievebasicmultimediacommunications，thefourthgenerationisthatwecan’tbeseparatedfromthe4Gnetwork，whichmarksthearrivalofwirelessbroadbandera.The5Gmobilecommunicationnetworkstudiedinthispaperreferstothefifthgenerationofmobilecommunicationnetwork.5Ghasnotenteredourlivesnowandthroughtheexistingof4Gtospeculateaccuratelyknowwhenthepopularityof5Gafteroursocietywillbemuchchange，accordingtothemajororganizations，communicationscompaniesissuedonthe5Gnetworkoftheinformation，whatisthe5Gnetwork，theinternationalrequirementsofthe5Gnetwork，5Gnetworkapplications，thereare5Gnetworktechnologydevelopmentdirection.Thispaperalsoanalyzesthepotentialwirelesstechnologyof5Gnetwork，andintroducesthebasicconcepts，advantagesandchallengesoflarge-scaleantennatechnology，ultra-densenetwork，fullspectrumaccessandnewmultipleaccess.Andthenasinglelarge-scaleantennatechnologytostudy，designasimplelarge-scaleantennasystem，itssystemmodel，spectrumefficiencyandtransmissionprocessand4GusedintheMIMOantennasystemtocompareitsadvantages.5Gontheroadalsoneedstocontinuetoexplore，Verizon，Intel，Qualcomm，Huawei，Ericsson，Samsungandothercompanieshavebeeninthe5Gtechnologyforallaspectsofthetest，thesetestresultswillaffectthe5Gstandarddevelopment.Inthefieldofcommunications，unifiedcommunicationstandardswillgreatlypromotethedevelopmentofglobalcommunications，sotheearlyclear5Gkeytechnologywillbe5Gmobilecommunicationnetworkdevelopmentisofgreatsignificance.Keywords：5Gmobilecommunicationnetwork；massiveMIMO；fullspectrumaccess；ultra-densenetwork；newmultipleaccess目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1選題目的和意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3論文內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu) 2第2章5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 42.15G網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 42.25G應(yīng)用場(chǎng)景 42.2.1車聯(lián)網(wǎng) 52.2.2VR（虛擬現(xiàn)實(shí)） 52.2.3遠(yuǎn)程醫(yī)療保健 52.2.4物聯(lián)網(wǎng) 62.35G網(wǎng)絡(luò)的要求 62.45G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方向 62.55G網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn) 7第3章5G網(wǎng)絡(luò)中的一些關(guān)鍵技術(shù) 93.1大規(guī)模天線 93.1.1大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景 93.1.2大規(guī)模天線技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 93.1.3大規(guī)模天線技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn) 103.2超密集組網(wǎng) 103.2.1超密集組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 103.2.25G網(wǎng)絡(luò)的超密集組網(wǎng)技術(shù)面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn) 113.3全頻譜接入 113.3.1全頻譜接入的應(yīng)用場(chǎng)景 123.3.2全頻段接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 123.3.3全頻段接入尚存在的問(wèn)題 123.4新型多址技術(shù) 13第4章大規(guī)模天線傳輸技術(shù) 144.1大規(guī)模天線系統(tǒng)設(shè)計(jì) 144.2系統(tǒng)模型上的優(yōu)勢(shì) 144.2.1傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng) 154.2.2大規(guī)模天線系統(tǒng) 164.2.3大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 174.3系統(tǒng)頻譜效率上的優(yōu)勢(shì) 174.3.1MIMO系統(tǒng)的頻譜效率 174.3.2大規(guī)模天線系統(tǒng)上行鏈路 184.3.3大規(guī)模天線系統(tǒng)下行鏈路 184.3.4大規(guī)模天線系統(tǒng)在頻譜效率上的優(yōu)勢(shì) 184.4傳播過(guò)程中的優(yōu)勢(shì) 194.4.1傳輸關(guān)鍵參數(shù) 194.4.2MIMO系統(tǒng)傳輸原理 194.4.3MIMO系統(tǒng)的缺陷與大規(guī)模天線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 204.5小結(jié) 20總結(jié) 22參考文獻(xiàn) 23致謝 25外文原文 26中文翻譯 39

第1章緒論1.1選題目和意義移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到當(dāng)前一共經(jīng)歷了4代，第一代是模仿技術(shù)，第二代實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化語(yǔ)音通信，第三代是3G網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)基本多媒體通信，第四代是咱們當(dāng)前已經(jīng)離不開4G網(wǎng)絡(luò)，其標(biāo)志著無(wú)線寬帶時(shí)代到來(lái)。而本論文所研究5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)指正是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)[[][]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干核心技術(shù)［J］.中華人民共和國(guó)科學(xué)：信息科學(xué)，，44(5)：551－563．4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)變化了咱們生活，使咱們?cè)诳梢宰悴怀鰬糍I到美麗服裝和美味食物，使咱們可以更以便遠(yuǎn)行，游玩，不再緊張迷路或是無(wú)處可居。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是4G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)版，5G網(wǎng)絡(luò)傳播速度將會(huì)更快，傳播功耗將會(huì)變得更低，成本也將更低，可以承載更多設(shè)備接入。5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)啟動(dòng)一種全新時(shí)代，它瞄準(zhǔn)不再僅僅是人與人之間連接，更涉及了人與物，物與物連接，將會(huì)實(shí)現(xiàn)是整個(gè)社會(huì)全面互聯(lián)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)到來(lái)，每種類型通信都會(huì)受到很大影響。新5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，面對(duì)高吞吐量需求不斷增長(zhǎng)，需要通過(guò)增長(zhǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量，提高質(zhì)量和服務(wù)，并減少價(jià)格來(lái)滿足社會(huì)需求，這些是5G網(wǎng)絡(luò)重要因素。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)療保健，互聯(lián)網(wǎng)上各種視頻和音頻，游戲，安全監(jiān)控，以及咱們生活各個(gè)方面都將會(huì)運(yùn)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，改進(jìn)大學(xué)生，醫(yī)生，飛行員和警察生活等等。咱們生活地區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)最大長(zhǎng)處之一是其可以建立全球網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)全球網(wǎng)絡(luò)是基于所有可用通信。考慮可穿戴設(shè)備人造智能可用性，可以協(xié)助咱們監(jiān)測(cè)咱們身體活動(dòng)，如心臟速率，血壓和大腦活動(dòng)，并在線保持與中央衛(wèi)生保健中心溝通。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)想要滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)需求，最核心兩點(diǎn)：迅速，低功耗。而想要實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)，最重要是對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)選取。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)需要足夠技術(shù)支持，而5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線技術(shù)是支持5G網(wǎng)絡(luò)成功構(gòu)建基石性技術(shù)，只有其無(wú)線核心技術(shù)保證達(dá)到目的，才有也許實(shí)現(xiàn)整個(gè)社區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)所需要加強(qiáng)重要是無(wú)線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兩個(gè)方面。本文重要討論了5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線技術(shù)潛在核心技術(shù)，依照國(guó)際主流組織機(jī)構(gòu)發(fā)布關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)最新信息，將5G網(wǎng)絡(luò)所潛在無(wú)線核心技術(shù)，進(jìn)行簡(jiǎn)介，并選取其中之一，解釋其原理，應(yīng)用場(chǎng)景，優(yōu)勢(shì)和問(wèn)題。盡快明確5G網(wǎng)絡(luò)概念，技術(shù)方向和其核心技術(shù)，這將對(duì)匯集全球產(chǎn)業(yè)力量，增進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具備十分重要意義[[]IMT-(5G)PromotionGroup.5G[]IMT-(5G)PromotionGroup.5G無(wú)線技術(shù)架構(gòu)白皮書[R]..1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀移動(dòng)通信具備全球統(tǒng)一工業(yè)生態(tài)，形成國(guó)際統(tǒng)一5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)原則已成為通信行業(yè)共同聲音。國(guó)際電聯(lián)于推出了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性能規(guī)定和評(píng)估方式，籌劃于底開始5G網(wǎng)絡(luò)候選方案收集，并且將在底實(shí)現(xiàn)原則制定。同步國(guó)際上各個(gè)國(guó)家為了獲得5G網(wǎng)絡(luò)原則技術(shù)制定權(quán)，進(jìn)行著激烈競(jìng)爭(zhēng)。美國(guó)：7月，紐約大學(xué)設(shè)立了政府和商業(yè)組織5G聯(lián)盟。9月7日，美國(guó)移動(dòng)公司Verizon宣布，開始5G通信網(wǎng)絡(luò)試用，并在于美國(guó)某些都市使用。7月，美國(guó)通信委員會(huì)宣布，將為5G網(wǎng)絡(luò)通信開通24GHz以上頻段，并發(fā)布無(wú)線電通信研究籌劃（AWRI），以增進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)研究與發(fā)展，并擬定將來(lái)七年投資4億美元用于5G通信網(wǎng)絡(luò)研究，并且AWRI將在FCC容許5G網(wǎng)絡(luò)頻率范疇內(nèi)，在4個(gè)都市中進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。歐盟：9月，歐盟成立了國(guó)際頂尖5G創(chuàng)新中心。在移動(dòng)世界大會(huì)上，歐盟委員會(huì)和歐洲技術(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)基本設(shè)施愿景。一年后，歐洲數(shù)字經(jīng)濟(jì)與社會(huì)事務(wù)專人在移動(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)籌劃，到在歐盟布置5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。7月，歐洲通信行業(yè)發(fā)布了《5G宣言》，11月10日發(fā)布了歐洲5G網(wǎng)絡(luò)頻譜戰(zhàn)略，擬定5G網(wǎng)絡(luò)初期頻譜布置籌劃。日本：10月，日本無(wú)線工業(yè)和商貿(mào)聯(lián)會(huì)設(shè)立了5G研究組,研究5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成與無(wú)線接入技術(shù)。5月，日本NTT其她各國(guó)通信公司展開5G網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，并在11月，該公司實(shí)行5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中，在商業(yè)區(qū)以70GHz頻段接受到信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)2Gbit/s無(wú)線傳播。韓國(guó)：6月韓國(guó)成立5G論壇，并提出5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略。1月，韓國(guó)宣布投資1.6萬(wàn)億韓元用以5G網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)開發(fā)。7月，韓國(guó)電信和美國(guó)Verizon運(yùn)營(yíng)商在關(guān)于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中形成統(tǒng)一原則，加速了韓國(guó)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化。10月，韓國(guó)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商SK電訊聲明，將在韓國(guó)成立5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)研討中心。中華人民共和國(guó)：2月，國(guó)內(nèi)政府部門工業(yè)和信息部、科技部成立了“IMT-推動(dòng)組”，提出中華人民共和國(guó)將在5G網(wǎng)絡(luò)原則制定中，發(fā)揮主導(dǎo)作用目的。1月，國(guó)內(nèi)臺(tái)灣地區(qū)進(jìn)行了5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展產(chǎn)業(yè)和方略會(huì)議，并成立了專門部門來(lái)推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期發(fā)展。5月31日，由美洲5GAmerica、日本5GMF、韓國(guó)5G論壇、歐盟5GPPP、中華人民共和國(guó)IMT-推動(dòng)組聯(lián)合主辦第一屆國(guó)際性5G大會(huì)在北京召開。1月，由國(guó)內(nèi)工業(yè)和信息部刊登《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)研究和有關(guān)技術(shù)測(cè)試，加快5G網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃。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)容與組織構(gòu)造本篇論文重要是簡(jiǎn)介5G移動(dòng)通信系統(tǒng)概念并分析和對(duì)比5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線核心技術(shù)。第一章重要簡(jiǎn)介本文選題目和意義，簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介了通信領(lǐng)域發(fā)展，當(dāng)前國(guó)際上各國(guó)和各組織對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)研究與進(jìn)展。第二章專門對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了簡(jiǎn)介，什么是5G網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)方向、尚有5G網(wǎng)絡(luò)所面臨挑戰(zhàn)。第三章將簡(jiǎn)介四種5G移動(dòng)通信系統(tǒng)潛在無(wú)線核心技術(shù)，并進(jìn)行應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、面臨挑戰(zhàn)上分析，使閱讀本篇論文各位學(xué)者對(duì)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大規(guī)模天線技術(shù)專門提出來(lái)進(jìn)行較為詳細(xì)分析，將其系統(tǒng)模型與老式天線技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，并從大規(guī)模天線系統(tǒng)頻譜效率，傳播過(guò)程等方面進(jìn)行研究，將其與老式天線技術(shù)MIMO技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，闡明大規(guī)模天線技術(shù)所具備優(yōu)勢(shì)。第五章為全文總結(jié)，總結(jié)本文所簡(jiǎn)介內(nèi)容與進(jìn)行工作。第2章5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)2.15G網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)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)形成一種萬(wàn)物連接系統(tǒng)，創(chuàng)立一種完全移動(dòng)和完全關(guān)聯(lián)社會(huì)。5G網(wǎng)絡(luò)重要涉及生態(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)中心云化，虛擬化概念[[]TULLBERGH，POPOVSKIP，GOZALVEZ-SERRANOD，etal.METISsystemconcept：theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine，.[]TULLBERGH，POPOVSKIP，GOZALVEZ-SERRANOD，etal.METISsystemconcept：theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine，.到當(dāng)前還沒(méi)有官方5G網(wǎng)絡(luò)，也沒(méi)有全球統(tǒng)一原則，盡管它們正在進(jìn)行中。詳細(xì)原則也許因源而異，但都指向相似類型改進(jìn)：更迅速度，更高容量，更高可靠性，更低延遲。5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)期速度范疇為千兆位到幾十千兆，但在這個(gè)時(shí)候，咱們還不懂得真正5G網(wǎng)絡(luò)將如何。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將對(duì)智能技術(shù)產(chǎn)生巨大影響，其速度，延遲，網(wǎng)絡(luò)彈性和電力消耗均有所改進(jìn)，特別是容許各種設(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)應(yīng)用成本減少諸多。Verizon，英特爾，高通，華為，愛立信，三星等公司已經(jīng)在為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行各方面測(cè)試，這些測(cè)試成果將影響到5G原則制定。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)使用毫米波來(lái)傳播信息，這是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提高速度核心。由于毫米波波長(zhǎng)短，可以縮小發(fā)射天線和接受信天線尺寸，這為大規(guī)模天線系統(tǒng)布置提供了支持。2月9日，國(guó)際通信原則組織發(fā)布了5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)Logo。如圖2.1所示圖2.15GLogo2.25G應(yīng)用場(chǎng)景5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景如圖2.2所示，所有事物都互有關(guān)聯(lián)，人與事物，事物與事物連接。數(shù)據(jù)云化，遠(yuǎn)程操作不再受空間約束。VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等將成為主流設(shè)備，無(wú)人駕駛車輛將會(huì)真正實(shí)現(xiàn)。獲取內(nèi)容方式更多將是視頻，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)出當(dāng)前變化了咱們生活，今天咱們正在經(jīng)歷另一次技術(shù)革命，5G網(wǎng)絡(luò)將使咱們都市環(huán)境當(dāng)代化，以配合咱們生活[[][]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),(34).圖2.25G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景2.2.1車聯(lián)網(wǎng)無(wú)人駕駛。當(dāng)咱們做在車上時(shí)，汽車可以自動(dòng)檢測(cè)出路上風(fēng)險(xiǎn)，如果汽車行駛時(shí)離前方車輛很近，將會(huì)減少駕駛速度到安全距離。并且在車輛并行過(guò)程，能判斷和自動(dòng)調(diào)節(jié)左右車距離，大大提高交通安全。而在這種行駛中，需要具備超高速解決能力來(lái)解決巨大數(shù)據(jù)。這些將5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中得以實(shí)現(xiàn)。2.2.2VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）VR已經(jīng)成為展覽寵兒。但是當(dāng)前VR還能不能融入咱們生活。只有當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代到來(lái)后VR才有也許真正實(shí)現(xiàn)普及。 在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代VR將得到真正運(yùn)用，無(wú)線VR設(shè)備，只需要一種頭戴顯示屏，便可以隨時(shí)從云端獲取到內(nèi)容，VR需要解決核心問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)營(yíng)游戲以及低延遲同步數(shù)據(jù)，這需要5G網(wǎng)絡(luò)所提供高速度和低延時(shí)，在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)代VR技術(shù)將會(huì)真正應(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，運(yùn)用應(yīng)用程序來(lái)監(jiān)測(cè)身體狀況，自動(dòng)分析并報(bào)告健康狀況，給出合理建議，自動(dòng)調(diào)節(jié)減輕患者壓力，特別是當(dāng)病人面臨突發(fā)狀況時(shí)，可以運(yùn)用5G網(wǎng)絡(luò)超高可靠性和極低延遲，遠(yuǎn)程控制對(duì)病人進(jìn)行簡(jiǎn)樸治療。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)療保健也許徹底變化當(dāng)代醫(yī)療機(jī)構(gòu)運(yùn)作方式，醫(yī)療服務(wù)將與網(wǎng)絡(luò)密切有關(guān)，通過(guò)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)是最熱門話題。人和機(jī)器間通信將更加以便，幾乎沒(méi)有延遲。更高帶寬和速度，能使機(jī)器可以更迅速地解決大量命令并迅速反饋。智能應(yīng)用也將在尋常生活中隨處可見，如停車場(chǎng)，體育館，購(gòu)物網(wǎng)站智能轉(zhuǎn)型。5G網(wǎng)絡(luò)將帶給物聯(lián)網(wǎng)將來(lái)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，智慧都市。2.35G網(wǎng)絡(luò)規(guī)定5G網(wǎng)絡(luò)目的是提供一種很高數(shù)據(jù)傳播速率給眾多顧客。它還支持模仿用于布置大量傳感器連接。相比4G，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)頻譜效率有明顯提高。電信領(lǐng)域始終在經(jīng)歷新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，幾乎每浮現(xiàn)1代。預(yù)測(cè)在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，通信網(wǎng)絡(luò)將擁有更高峰值比特率，能同步解決更多數(shù)據(jù)，連接更多設(shè)備，更高頻譜效率，更低電池消耗，更低停機(jī)概率，更高覆蓋范疇和更大比特率，更低延遲，較低基本架構(gòu)布置成本和更高安全性。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)籌劃布置時(shí)間是[[]LIY，WANGQ，ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c:1808-1809[]LIY，WANGQ，ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c:1808-1809NextGenerationMobileNetworkAlliance（下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟）定義了5G網(wǎng)絡(luò)如下規(guī)定：（1）數(shù)萬(wàn)顧客同步使用時(shí)，數(shù)據(jù)傳播速率達(dá)到10Mbps；（2）同步向同一樓層辦公人員提供服務(wù)時(shí)，數(shù)據(jù)傳播速率達(dá)到1Gbps;（3）支持?jǐn)?shù)十萬(wàn)個(gè)設(shè)備同步連接，支持大量傳感器網(wǎng)絡(luò)布置;（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。2.45G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向5G網(wǎng)絡(luò)中尚有許多潛在無(wú)線技術(shù)[[]GUPTAA，JHARK.Asurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,，3:1206-1232]正在研究，依照國(guó)際上對(duì)通信需求，[]GUPTAA，JHARK.Asurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,，3:1206-1232C=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是最大傳播速率（bit/s）。由公式可以看出，信道傳播速率C與信道帶寬B正有關(guān)，為了提高最大傳播速率C需要增大信道帶寬B。圖2.35G網(wǎng)絡(luò)提高速率三個(gè)基本方向提高傳播速率是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)核心，如圖2.3所示，提高傳播速率重要有三個(gè)方向：（1）更密集布局，單位面積內(nèi)增長(zhǎng)基站或小型終端數(shù)量。（2）擴(kuò)展新頻譜范疇，使用新頻段。（3）提高頻譜效率，通過(guò)大規(guī)模天線技術(shù)，提高使每單位頻譜資源傳播速率上升。2.55G網(wǎng)絡(luò)面臨挑戰(zhàn)整合各種原則，提供共同平臺(tái)并建立適當(dāng)基本設(shè)施是5G網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計(jì)中最重要挑戰(zhàn)。在建立5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要在三個(gè)重要類別下解決問(wèn)題。一方面，從預(yù)期5G網(wǎng)絡(luò)，它應(yīng)當(dāng)可以提供巨大容量和連接。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)有關(guān)顧客。第三點(diǎn)建立5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用所有可用容量，靈活滿足并布置于各種不同網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多地覆蓋了咱們尋常溝通各個(gè)方面。因此這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)可以提供具備恰當(dāng)QoS[[]AGYAPONGP，IWAMURAM，STAEHLED，etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].CommunicationsMagazine,IEEE，，52(11)：65-75.]連接并且具備高度可靠和安全。為實(shí)現(xiàn)這些目的，[]AGYAPONGP，IWAMURAM，STAEHLED，etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].CommunicationsMagazine,IEEE，，52(11)：65-75.5G網(wǎng)絡(luò)最后目的是支持所有設(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)重要目的之一是構(gòu)建智能都市，提供其所需基本設(shè)施。這些聰穎都市將會(huì)提供移動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化，車載連接和其她應(yīng)用，這些都需要網(wǎng)絡(luò)提供低延遲和高可靠性連接。隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)日益多元化，服務(wù)范疇越發(fā)廣泛，需要不同性能規(guī)定。圖2.4顯示了一種概述5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)定，如網(wǎng)絡(luò)遍及，延遲和連接數(shù)量。圖2.45G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和場(chǎng)景規(guī)定。依照?qǐng)D2.4，設(shè)計(jì)中有幾種重要挑戰(zhàn)，為了滿足提供超高清視頻和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用規(guī)定，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)可以支持至少1Gb/s或更高數(shù)據(jù)速率。圖2-4清晰顯示5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)將有多大改進(jìn)以滿足所有規(guī)定：無(wú)線接入技術(shù)之間數(shù)據(jù)速率，延遲，切換時(shí)間，能源和能源消耗。普通來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)潛在規(guī)定涉及在交通負(fù)荷中增長(zhǎng)容量，峰值數(shù)據(jù)速率為5-10Gbps，頻譜效率為10bps/Hz，對(duì)于顧客，等待時(shí)間為1ms，另一種規(guī)定是移動(dòng)性最高速度高于350公里/小時(shí)，切換時(shí)間低于10毫秒，網(wǎng)絡(luò)可靠性非常高。

第3章5G網(wǎng)絡(luò)中某些核心技術(shù)3.1大規(guī)模天線，貝爾實(shí)驗(yàn)室，托馬斯在《無(wú)線通信》[[]MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications，，9(11)：3590-3600.]中簡(jiǎn)介了大規(guī)模多天線技術(shù)（MassiveMIMO）應(yīng)用在5G移動(dòng)通信中也許產(chǎn)生效果。大規(guī)模天線技術(shù)可以提高數(shù)百倍系統(tǒng)容量，被業(yè)界以為是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中核心無(wú)線技術(shù)。與此前單天線和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、空域和頻域頻譜效率。大規(guī)模天線動(dòng)態(tài)組合可以使用波束[]MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications，，9(11)：3590-3600.[]E.G.Larsson，F(xiàn).Tufvesson，O.Edfors，andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.3.1.1大規(guī)模天線技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景大規(guī)模天線系統(tǒng)重要應(yīng)用場(chǎng)景如圖3.1，分城區(qū)覆蓋和郊區(qū)覆蓋、無(wú)線回傳和局部熱點(diǎn)?；局g基本數(shù)據(jù)傳播、宏站和小型終端之間數(shù)據(jù)傳播問(wèn)題重要依托無(wú)線回傳來(lái)解決。較偏僻地區(qū)無(wú)線傳播依托郊區(qū)覆蓋來(lái)解決，大型賽事、演唱會(huì)、商場(chǎng)、交通樞紐等顧客密度高地區(qū)就需要局部熱點(diǎn)來(lái)解決傳播問(wèn)題。圖3.1大規(guī)模天線技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景3.1.2大規(guī)模天線技術(shù)優(yōu)勢(shì)（1）大量提高網(wǎng)絡(luò)容量。其波束賦形定向功能可以極大提高頻譜效率，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)容量。（2）可以減少單位硬件成本。波束賦形信號(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)，從而避免使用昂貴大動(dòng)態(tài)范疇功率放大器，減少了硬件成本。（3）低延時(shí)通信。大數(shù)定律造就平坦衰落信道使得低延時(shí)通信成為也許。老式通信系統(tǒng)為了對(duì)抗信道深度衰落，需要使用信道編碼和交織器，將由深度衰落引起持續(xù)突發(fā)錯(cuò)誤分散到各個(gè)不同步間段上，而這種過(guò)程導(dǎo)致接受機(jī)需完整接受所有數(shù)據(jù)才干獲得信息，導(dǎo)致時(shí)延。在大規(guī)模天線下，得益于大數(shù)定理而產(chǎn)生衰落消失，信道變得良好，對(duì)抗深度衰弱過(guò)程可以大大簡(jiǎn)化，因而時(shí)延也可以大幅減少。（4）與毫米波技術(shù)形成互補(bǔ)。毫米波擁有豐富帶寬，但是衰減強(qiáng)烈，而波束賦形則正好可以解決這一問(wèn)題 3.1.3大規(guī)模天線技術(shù)所面臨挑戰(zhàn)大規(guī)模天線技術(shù)尚有許多問(wèn)題需要解決，從理論上研究來(lái)看，底層研究面臨許多困難。在實(shí)際布置中，硬件成本也是必要解決問(wèn)題之一。如下是某些大規(guī)模天線技術(shù)所需要解決問(wèn)題： （1）信道預(yù)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)顧客終端也變得更多，使老式信道預(yù)計(jì)不再實(shí)用。天線陣列分派將受到顧客所在位置影響，基站端需要可以依托信道移動(dòng)性和空間中能量持續(xù)性來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳或更好信道預(yù)計(jì)。 （2）商業(yè)布置成本控制。隨著5G網(wǎng)絡(luò)基站天線數(shù)量大幅增長(zhǎng)，大規(guī)模天線系統(tǒng)將使用更多天線，為了控制成本，需要解決在不同狀況下應(yīng)當(dāng)布置多少天線問(wèn)題，在布置前控制好成本。將大規(guī)模多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制造，安裝，等成本減少，使商業(yè)布置得以實(shí)現(xiàn)。3.2超密集組網(wǎng)為了滿足將來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量增大數(shù)百倍，將顧客體驗(yàn)速率提高數(shù)百倍規(guī)定，除了增長(zhǎng)頻譜帶寬和使用大規(guī)模天線技術(shù)提高頻譜效率，提高空間重用限度也是提高5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線系統(tǒng)容量有效辦法。此前無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)采用單元?jiǎng)澐址绞絹?lái)減社區(qū)半徑，但是隨著當(dāng)代社區(qū)覆蓋減小，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)使用量大區(qū)域放置小型基站。構(gòu)造如圖3.2所示。圖3.2超密集組網(wǎng)構(gòu)造示意簡(jiǎn)圖面對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)使用大幅度增長(zhǎng)問(wèn)題，使用超密集組網(wǎng)技術(shù)是一種有效辦法[[]楊峰義[]楊峰義，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)，，31(5)：46-超密集組網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)（1）移動(dòng)性能提高由于小型基站布置在宏基站內(nèi)部，可以始終保持宏基站與微基站之間連接。微基站可以給顧客提供連接，顧客通過(guò)小型微基站就可以實(shí)現(xiàn)信息添加，修改和刪除。（2）資源運(yùn)用率提高宏基站可以通過(guò)統(tǒng)一控制和管理小型基站，對(duì)小型基站動(dòng)態(tài)開/關(guān)等予以協(xié)調(diào)管理，進(jìn)行優(yōu)化控制，提高整體網(wǎng)絡(luò)容量和資源使用效率，減少能耗。超密集組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以使終端在某些地區(qū)和發(fā)射節(jié)點(diǎn)之間距離變得更近，可以得到更多頻譜，提高業(yè)務(wù)效率、頻譜效率、大大提高系統(tǒng)容量[[]LIQC，NIUHN，PAPATHANASSIOUAT，etal.5Gnetwork[]LIQC，NIUHN，PAPATHANASSIOUAT，etal.5Gnetworkcapacity：keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine，，9(1)：71-5G網(wǎng)絡(luò)超密集組網(wǎng)技術(shù)面臨問(wèn)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)之間距離很小，信號(hào)將會(huì)將會(huì)互相干擾，重要類型是：共享頻譜資源之間干擾，相似頻率之間干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，如何有效進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間協(xié)作，消除干擾已經(jīng)成為一種核心問(wèn)題，而當(dāng)前業(yè)界提出一系列技術(shù)方案，尚未得到驗(yàn)證，效果依然需要測(cè)試。（2）信令負(fù)荷將小型基站大量布置，使信號(hào)所覆蓋區(qū)域變得更加不規(guī)則，覆蓋區(qū)域邊界數(shù)量增長(zhǎng)，使信號(hào)需要通過(guò)更多變換和切換。4G所使用分布式互換算法信令負(fù)載會(huì)隨著覆蓋密度增長(zhǎng)以二次方趨勢(shì)增長(zhǎng)，這大大增大了網(wǎng)絡(luò)控制信令負(fù)載。當(dāng)前超密集組網(wǎng)如何減少信令負(fù)荷是必要解決問(wèn)題[[]YANGFY，WANGH，MEIC，etal.Aflexiblethreeclouds[]YANGFY，WANGH，MEIC，etal.Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication，3.3全頻譜接入全頻譜接入技術(shù)是指通過(guò)有效使用各種通信頻段：高頻段和低頻段、持續(xù)頻譜和不持續(xù)頻譜等資源來(lái)提高數(shù)據(jù)傳播速度和效率。所涉及頻帶涉及低于6GHz低頻帶和6-100GHz頻帶。選取頻段時(shí)應(yīng)遵循如下原則[[]IMT-(5G)PromotionGroup.whitepaper，wirelesstechnologyarchitecturefor5G[R]..[]IMT-(5G)PromotionGroup.whitepaper，wirelesstechnologyarchitecturefor5G[R].. （1）候選頻段需要支持移動(dòng)業(yè)務(wù)，并與頻段內(nèi)其她既有業(yè)務(wù)兼容，以避免不同系統(tǒng)之間干擾。 （2）候選頻段需要具備寬自由持續(xù)頻譜，以滿足5G網(wǎng)絡(luò)高速率傳播。 （3）候選頻帶需要具備良好傳播特性。由于衛(wèi)星，廣播，和地面各種服務(wù)使用頻譜密集分布在6GHz如下，如圖3.3所示5G網(wǎng)絡(luò)頻譜資源在6GHz以內(nèi)可以用于低頻帶頻譜資源極為有限，無(wú)法滿足5G網(wǎng)絡(luò)開發(fā)需求，必要開發(fā)6GHz以上高頻段。超過(guò)6GHz持續(xù)頻譜資源非常豐富，非常適合將來(lái)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶高速持續(xù)大寬帶需求[[]高頻通信研究報(bào)告[R].中華人民共和國(guó)電信股份有限公司..[]高頻通信研究報(bào)告[R].中華人民共和國(guó)電信股份有限公司..圖3.36GHz以內(nèi)頻譜資源使用狀況3.3.1全頻譜接入應(yīng)用場(chǎng)景全頻譜接入技術(shù)覆蓋了較大頻率范疇，頻段間具備不同特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，通過(guò)頻譜資源靈活布置，全頻譜接入技術(shù)將滿足將來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)需求三大場(chǎng)景[[]3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S]..[]3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S].. （1）EMBB（增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）場(chǎng)景：6GHz如下低頻帶資源傳播特性更適合滿足增強(qiáng)覆蓋需要，而高頻帶提供持續(xù)大帶寬，盡管高頻帶衰減很大，覆蓋面不好，但可以布置在熱點(diǎn)區(qū)域，以提高速率和系統(tǒng)容量。因此高頻和低頻協(xié)作是滿足EMBB場(chǎng)景基本手段。 （2）MMTC（大規(guī)模機(jī)器類通信）場(chǎng)景：由于大規(guī)模機(jī)器類通信速率規(guī)定較低，但對(duì)于覆蓋范疇有較高需求，故MMTC場(chǎng)景重要使用不大于6GHz，特別是低于1GHz頻帶。已經(jīng)擬定，在物聯(lián)網(wǎng)中使用800M和900M頻帶中窄帶頻帶，可以滿足大規(guī)模機(jī)器通信需求。 （3）UMTC（超可靠和低延遲通信）場(chǎng)景：UMTC場(chǎng)景需要超高可靠性，因而頻段選取將獨(dú)立分派授權(quán)頻譜。3.3.2全頻段接入技術(shù)優(yōu)勢(shì)理解每個(gè)頻段特性是設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)基本，國(guó)際上對(duì)6GHz如下頻段頻譜特性進(jìn)行了諸多研究，并且高頻渠道特點(diǎn)研究已經(jīng)成為全頻譜接入技術(shù)核心項(xiàng)目。通過(guò)研究5G網(wǎng)絡(luò)候選頻帶信道傳播特性并組合信道測(cè)量成果，構(gòu)建高頻信道模型，分析每個(gè)頻點(diǎn)使用場(chǎng)景，選取最適當(dāng)頻帶[[]ITU-RreportM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S]..][]ITU-RreportM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S]..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)終端處在數(shù)據(jù)密集區(qū)域時(shí)，由低頻蜂窩網(wǎng)絡(luò)來(lái)負(fù)責(zé)控制面?zhèn)鞑ィ哳l蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳播。而當(dāng)終端在非高頻基站覆蓋非是數(shù)據(jù)密集區(qū)時(shí)，控制面和數(shù)據(jù)面通過(guò)低頻蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳播。高頻混合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用可以有效地解決熱點(diǎn)面積速率和流量規(guī)定，而低頻基站廣泛覆蓋可以減少基站數(shù)量，減少網(wǎng)絡(luò)布置所需成本。3.3.3全頻段接入尚存在問(wèn)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)備研究還處在起步階段。當(dāng)前6-100GHz元件在微波產(chǎn)品已經(jīng)得到廣泛使用，但既有移動(dòng)終端硬件技術(shù)不能支持高于6GHz高頻帶。高頻帶對(duì)于硬件沖擊重要在于射頻模塊，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)射頻芯片設(shè)計(jì)變化。當(dāng)前支持高頻射頻前端還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)小型化，無(wú)法集成到手機(jī)等小型移動(dòng)終端。此外，隨著頻率增長(zhǎng)，天線尺寸會(huì)減小，這將有助于大規(guī)模天線技術(shù)布置，將來(lái)移動(dòng)終端也可以通過(guò)集成更多天線來(lái)實(shí)現(xiàn)性能。當(dāng)前，高頻設(shè)備存在諸多問(wèn)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)鏈投資[[]ITU-RM2083-0.IMTVision–FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTforandbeyond[S]..[]ITU-RM2083-0.IMTVision–FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTforandbeyond[S]..3.4新型多址技術(shù)移動(dòng)通信多址接入技術(shù)是為了滿足多顧客同步通信需求，在顧客同步通話時(shí)，可以防止互相干擾[[][]謝顯中．第5代移動(dòng)通信基本規(guī)定與新型多址復(fù)用技術(shù)［J］．重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，，27(04)：435－440．依照信道類型，可以使用特定多址技術(shù)進(jìn)行通信。多址接入技術(shù)是當(dāng)代移動(dòng)通信系統(tǒng)一種重要特性，在很大限度上，多址接入技術(shù)是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展核心。下表3.1為四種新型多址技術(shù)：表3.1四種多址技術(shù)比較多址技術(shù)核心技術(shù)長(zhǎng)處缺陷非正交多址接入（NOMA）1SIC（串行干擾刪除）檢測(cè)2功率域復(fù)用1無(wú)明顯遠(yuǎn)近效應(yīng)2上下鏈路頻譜效率提高3下行鏈路吞吐量提高1.接受機(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(guò)MPA進(jìn)行近似最優(yōu)檢測(cè)1頻譜效率提高3倍以上2上行鏈路系統(tǒng)容量提高3相較于OFDMA，下行鏈路社區(qū)吞吐量提高，增益提高1最優(yōu)碼設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)比較難2顧客間干擾增長(zhǎng)圖分多址接入（PDMA）1適合復(fù)雜度SIC聯(lián)合/整體設(shè)計(jì)2低復(fù)雜度最大似然SIC檢測(cè)1下行鏈路頻譜效率提高1.5倍2上行鏈路系統(tǒng)容量提高2-3倍1圖樣設(shè)計(jì)和最優(yōu)化實(shí)現(xiàn)較難2顧客間干擾增長(zhǎng)。多顧客共享接入（MUSA）1SIC檢測(cè)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較低塊出錯(cuò)率2支持大規(guī)模顧客接入量1傳播信號(hào)設(shè)計(jì)比較難2顧客間干擾增長(zhǎng)

第4章大規(guī)模天線傳播技術(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)影響，使得天線尺寸可以足夠小，在單位面積內(nèi)可以布置大量天線，依照以往4G所采用8根天線MIMO系統(tǒng)[[]F.Rusek，D.Persson，E.G.Larsson，T.L.Marzetta.ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithvery[]F.Rusek，D.Persson，E.G.Larsson，T.L.Marzetta.ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithverylargearrays.IEEESignalProcess..圖4.1大規(guī)模天線系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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)子天線塊相稱于多天線中每個(gè)子天線，圖4.1中所示每個(gè)終端，至少接受2個(gè)子天線塊發(fā)送信號(hào)以實(shí)現(xiàn)空間分集。運(yùn)用10個(gè)子天線塊來(lái)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)子天線塊是一種陣元數(shù)為n×m×q陣列模塊，因此圖4.1中每個(gè)子天線塊發(fā)送信號(hào)都是賦形波束。該系統(tǒng)中，由N×M個(gè)子天線塊構(gòu)成多天線是一種二維系統(tǒng)，由n×m×q陣元構(gòu)成陣列是一種三維系統(tǒng)，因此，該大規(guī)模MIMO天線中總陣元數(shù)為N×M×n×m×q，是一種真正大規(guī)模天線系統(tǒng)。4.2系統(tǒng)模型上優(yōu)勢(shì)將老式MIMO系統(tǒng)和該大規(guī)模天線系統(tǒng)系統(tǒng)模型進(jìn)行對(duì)比，從基本模型對(duì)比來(lái)闡明大規(guī)模天線系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。4.2.1老式MIMO系統(tǒng)MIMO技術(shù)在通信領(lǐng)域初期便已經(jīng)被提出，其可以增強(qiáng)通信。老式通信系統(tǒng)，一開始為單對(duì)單，即只有一種發(fā)射端，一種接受端，隨著通信系統(tǒng)不斷發(fā)展，天線系統(tǒng)也在不斷發(fā)展，先后浮現(xiàn)了多輸入對(duì)單輸出天線系統(tǒng)和單輸入對(duì)多輸出天線系統(tǒng)，并在20世紀(jì)90年代中期，多輸入多輸出天線系統(tǒng)，MIMO（MultipleInputMultipleOutput）系統(tǒng)應(yīng)時(shí)而生。多輸入多輸出天線系統(tǒng)對(duì)為通信系統(tǒng)頻譜效率提高極為有效，MIMO系統(tǒng)成為通信領(lǐng)域中不可缺失重要構(gòu)成。（1）MIMO系統(tǒng)模型MIMO系統(tǒng)如上面所述，為多輸入多輸出天線系統(tǒng)，其在接受端和發(fā)射段都使用各種天線單元，數(shù)據(jù)可以分解并運(yùn)用各種天線來(lái)同步進(jìn)行發(fā)射和接受，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)，可以極大提高傳播速率。圖4.2MIMO系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型MIMO系統(tǒng)傳播模型如圖4.2示，在MIMO天線系統(tǒng)發(fā)射端有M根發(fā)射天線，在MIMO系統(tǒng)接受段有N根接受天線，這樣，整個(gè)天線傳播鏈路就可以達(dá)到M×N條，用H來(lái)表達(dá).H=h11…h(huán)1m???hn1其中H∈CN×M，Hnm表達(dá)第n根天線發(fā)射到第m根天線通信r=Hy+n（4其中y∈CM×1表達(dá)發(fā)射端發(fā)送數(shù)據(jù)，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(guò)簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介，大規(guī)模天線系統(tǒng)是一種形式MU-MIMO（多顧客多入多余）系統(tǒng)，其中基站端天線數(shù)量諸多。在大規(guī)模天線系統(tǒng)中，數(shù)百或數(shù)千個(gè)基站天線同步為相似頻率數(shù)十或數(shù)百個(gè)顧客提供服務(wù)資源。大規(guī)模天線中基站某些將裝備大量天線，大概100及以上，并可以同步服務(wù)某一單天線終端，大規(guī)模天線系統(tǒng)天線構(gòu)造如圖4.3所示。圖4.3大規(guī)模天線技術(shù)構(gòu)造（2）大規(guī)模天線系統(tǒng)系統(tǒng)模型如圖4.4所示圖4.4大規(guī)模天線系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型 如圖4.4所示大規(guī)模天線系統(tǒng)[[]C.Shepard，H.Yu，N.Anand，L.E.Li，T.L.Marzetta，R.Yang，andL.Zhong，“Argos：Practicalmany-antennabasestations,”inProc.ACMInt.Conf.MobileComputingandNetworking，Aug.]，當(dāng)有L個(gè)社區(qū)時(shí)，在社區(qū)基站端布置N根天線，同步為隨機(jī)分布到社區(qū)中K個(gè)終端提供服務(wù)。對(duì)[]C.Shepard，H.Yu，N.Anand，L.E.Li，T.L.Marzetta，R.Yang，andL.Zhong，“Argos：Practicalmany-antennabasestations,”inProc.ACMInt.Conf.MobileComputingandNetworking，Aug.Hj,l=h1,J.K.L?h 其中Gi,l=g1,j,1,l?g1,j,n,lDi,j=dj,1,l?0???4.2.3大規(guī)模天線系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)依照MIMO系統(tǒng)模型和該大規(guī)模天線系統(tǒng)模型對(duì)比，該大規(guī)模天線系統(tǒng)基站端天線數(shù)量有大幅度增長(zhǎng)，并且可以通過(guò)社區(qū)基站為另一社區(qū)提供服務(wù)。依照最基本天線系統(tǒng)信道矩陣便可以看出大規(guī)模天線系統(tǒng)通信鏈路有明顯增長(zhǎng)，可以在同一時(shí)間傳播更多信息。4.3系統(tǒng)頻譜效率上優(yōu)勢(shì)本節(jié)重要通過(guò)簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介MIMO系統(tǒng)頻譜效率和大規(guī)模天線系統(tǒng)頻譜效率來(lái)從信息傳播容量上闡明大規(guī)模天線系統(tǒng)優(yōu)越性。頻譜效率是指在通信系統(tǒng)中帶寬限制下，可以傳送數(shù)據(jù)總量。它是在有限頻譜下，物理層通信合同能達(dá)到使用效率量度[[]G.Miao，J.Zander，K-WSung[]G.Miao，J.Zander，K-WSung.MobileDataNetworks，CambridgeUniversityPress，ISBN，.4.3.1MIMO系統(tǒng)頻譜效率MIMO天線系統(tǒng)在發(fā)射端裝備N條天線，在接受端裝備M條天線，當(dāng)一定期間內(nèi)通信鏈路不變時(shí)，系統(tǒng)頻譜效率[[]GoldsmithA，[]GoldsmithA，JafarSA，JindalN，etal.CapacitylimitsofMIMOchannels[J].SelectedAreasinCommunications，IEEEJournalon，，21(5)：684-702C=log2(detInSNR表達(dá)信噪比，H為通信信道，N為發(fā)射端天線數(shù)。當(dāng)天線信道具備良好非相干性時(shí)，可以看作為min?(M,N)個(gè)并行子信道,每個(gè)子信道理論上都擁有shannon（香農(nóng)限）信道容量極限。相對(duì)于MIMO天線系統(tǒng)之前天線系統(tǒng)，MIMO天線系統(tǒng)頻譜效率已經(jīng)得到了明顯提高，但是MIMO系統(tǒng)頻譜效率需要特定信道狀態(tài)之下條件才干獲得，在信道有關(guān)性較強(qiáng)MIMO系統(tǒng)中，傳播機(jī)制會(huì)被破壞，無(wú)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[[]H.Q.Ngo，E.G.Larsson，andT.L.Marzetta.[]H.Q.Ngo，E.G.Larsson，andT.L.Marzetta.UplinkpowerofmultiuserMIMOwithverylargeantennaarrays.Urbana-Champaign，Illinois，US，Sep.. yu=ρuHxu在公式（4-7）中，xu為所有發(fā)送信號(hào)，xku是發(fā)送信號(hào)xu中第K個(gè)元素，H是上行信道矩陣（單社區(qū)）， 大規(guī)模天線系統(tǒng)頻譜效率為：C=log2(detIN+ρu在過(guò)去實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)可以檢測(cè)出如式（4-8）系統(tǒng)頻譜效率。當(dāng)在基站端放置大量天線，甚至趨于無(wú)窮時(shí)，信道向量趨于正交，這時(shí)可以無(wú)視終端之間干擾。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)下行鏈路端[[]M.Kobayashi，N.Jindal，andG.Caire，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlink，IEEETrans.[]M.Kobayashi，N.Jindal，andG.Caire，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlink，IEEETrans.Aug..ys=ρsHTxsxs表達(dá)從基站端發(fā)送出信號(hào)，ns是零均值復(fù)高斯分布加性噪聲，ρsC=maxPlog2(detIN+P為正對(duì)角矩陣，通過(guò)功率配備，可達(dá)到最高頻譜效率。天線數(shù)越大，就越容易得到接近信道容量速率。4.3.4大規(guī)模天線系統(tǒng)在頻譜效率上優(yōu)勢(shì)結(jié)合上述頻譜效率公式，將公式（4-6）和（4-8）對(duì)比，當(dāng)天線數(shù)量很大時(shí)，大規(guī)模天線技術(shù)上行鏈路傳播效率相對(duì)于老式MIMO系統(tǒng)頻譜效率有明顯提高。將公式（4-6）和（4-10）對(duì)比，天線數(shù)量越大，大規(guī)模天線系統(tǒng)下行鏈路頻譜效率相對(duì)于老式MIMO系統(tǒng)越具備優(yōu)勢(shì)。大規(guī)模天線系統(tǒng)可以通過(guò)增長(zhǎng)天線系統(tǒng)中天線數(shù)量來(lái)提高通信系統(tǒng)頻譜效率[[]LarssonEG，EdforsO，TufvessonF，etal.fornextgenerationwireless[]LarssonEG，EdforsO，TufvessonF，etal.fornextgenerationwirelesssystems[J].arXivpreprint.面對(duì)通信可靠性規(guī)定以及顧客密度始終增長(zhǎng)。將來(lái)無(wú)線通信需要新技術(shù)，大規(guī)模天線系統(tǒng)可以滿足這些需求。考慮上行鏈路傳播（相似參數(shù)可以用于下行鏈路傳播。）有利傳播條件（顧客之間信道向量和基站成對(duì)正交），上行鏈路傳播總?cè)萘繛镃sum=Klog2(1+Mρ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)，可以獲得很大光譜效率和能量效率，增長(zhǎng)K和M，可以同步為更多顧客提供更大數(shù)據(jù)吞吐量。此外，加倍基站端天線數(shù)量，可以將發(fā)射功率減少，而保持原有服務(wù)質(zhì)量。4.4傳播過(guò)程中優(yōu)勢(shì)4.4.1傳播核心參數(shù) 無(wú)線數(shù)據(jù)傳播，要考慮核心參數(shù)是無(wú)線吞吐量（比特/秒）其定義為：吞吐量=帶寬（Hz）×頻譜效率（位/s/Hz）。顯然，為了提高吞吐量，需要增長(zhǎng)帶寬或頻譜效率[[]H.Yin，D.Gesbert，M.Filippou，andY.Liu.Acoordinatedapproachto[]H.Yin，D.Gesbert，M.Filippou，andY.Liu.Acoordinatedapproachtochannelestimationinlarge-scalemultiple-antennasystems.IEEE..在無(wú)線通信中，發(fā)射機(jī)和接受機(jī)之間傳播信號(hào)被衰落和衰減是由于多途徑傳播和傳播過(guò)程中障礙導(dǎo)致。具備多輸入多輸出天線（MIMO）傳播是一種能用來(lái)提高通信可靠性技術(shù)。通過(guò)各種天線，可以發(fā)送各種數(shù)據(jù)流，因而，可以顯著改進(jìn)通信復(fù)用增益容量。MIMO系統(tǒng)在過(guò)去幾十年中得到了極大關(guān)注當(dāng)前已被納入幾代新一代無(wú)線原則。4.4.2MIMO系統(tǒng)傳播原理如圖4.6所示，在發(fā)送端一方面是對(duì)將收集到信息和想要發(fā)送信息進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，使信息變成可以被傳播數(shù)據(jù)，然后再將調(diào)制之后所形成數(shù)據(jù)進(jìn)行串并之間轉(zhuǎn)換，將一段串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多段可以同步傳播并行數(shù)據(jù)，再將通過(guò)空時(shí)編碼后每一段數(shù)據(jù)或幾段數(shù)據(jù)分派給一根天線，最后通過(guò)天線將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳播。在接受端，整個(gè)過(guò)程與發(fā)射順序剛好反過(guò)來(lái)，是通過(guò)天線接受到所需要信息數(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(guò)解調(diào)，將數(shù)據(jù)還原成信息。圖4.6MIMO天線系統(tǒng)傳播過(guò)程4.4.3MIMO系統(tǒng)缺陷與大規(guī)模天線系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在天線系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)傳播容量、速率和傳播可靠性提高重要是依賴空間分集，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似信號(hào)，用以提高接受到信號(hào)質(zhì)量?？臻g復(fù)用是指在同一頻帶上通過(guò)接受端和發(fā)射端多根天線同步發(fā)送數(shù)據(jù)，來(lái)提高傳播容量。波束賦形是通過(guò)對(duì)天線陣列某些調(diào)節(jié)，使得天線發(fā)射出來(lái)信號(hào)具備指向性，其可以減小信號(hào)傳播過(guò)程中受到干擾，大大提高信號(hào)傳播可靠性[[]A.[]A.Pitarokoilis，S.K.Mohammed，andE.G.Larsson.Ontheoptimalityofsingle-carriertransmissioninlarge-scaleantennasystems.IEEEWirelessCommun.Aug.老式MIMO天線系統(tǒng)中，天線尺寸受到實(shí)際狀況限制[[]J.Hoydis，S.tenBrink.theUL/DLofcellularnetworks.IEEEJ.Sel.AreasCommun.Feb..]。在4G時(shí)代，信號(hào)傳播重要頻率不大于3GHz，波長(zhǎng)不不大于10厘米，使天線尺寸大小受到限制導(dǎo)致基站和終端上所能布置天線數(shù)很少，而這樣小數(shù)量天線，使得空間復(fù)用，空間分集和波束賦形作用受到約束。而在5G網(wǎng)絡(luò)中將信號(hào)傳播將采用毫米波，毫米波波長(zhǎng)要短多，可以使天線尺寸減小到毫米級(jí)，從幾何尺寸上為大規(guī)模天線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供了基本，可以使基站中建立存在數(shù)十個(gè)根，數(shù)千根大規(guī)模天線系統(tǒng)。如圖[]J.Hoydis，S.tenBrink.theUL/DLofcellularnetworks.IEEEJ.Sel.AreasCommun.Feb..4.5小結(jié)在本章中依照4G當(dāng)前正在使用MIMO系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種可行大規(guī)模天線系統(tǒng)，并從其系統(tǒng)模型、頻譜效率、傳播過(guò)程三個(gè)方面詳細(xì)分析了該大規(guī)模天線系統(tǒng)相對(duì)于當(dāng)前4G所使用MIMO系統(tǒng)所具備優(yōu)勢(shì)。在系統(tǒng)模型上該大規(guī)模天線系統(tǒng)中天線布置數(shù)量大大增長(zhǎng)，并且在覆蓋區(qū)隨機(jī)均勻分布單天線終端，明顯提高了通信鏈路數(shù)量和通信效率。在頻譜效率上由公式（4-6）和（4-8）對(duì)比，當(dāng)天線數(shù)量很大時(shí)，該大規(guī)模天線技術(shù)上行鏈路傳播效率相對(duì)于老式MIMO系統(tǒng)頻譜效率有明顯提高。將公式（4-6）和（4-10）對(duì)比，天線數(shù)量越大，大規(guī)模天線系統(tǒng)下行鏈路頻譜效率相對(duì)于老式MIMO系統(tǒng)越具備優(yōu)勢(shì)。在傳播方面，通過(guò)傳播原理來(lái)分析，該大規(guī)模天線技術(shù)能更好實(shí)現(xiàn)空間分級(jí)，空間復(fù)用和波束賦形。并且除了上述方面性能明顯提高外，大規(guī)模天線系統(tǒng)其她方面也有很大提高[[]LuL，LiG，SwindlehurstA，etal.AnoverviewofmassiveMIMO：benefitsandchallenges[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing，，8(5)：742-758.]，國(guó)際上各個(gè)組織正不斷對(duì)其進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。，WIFI和LTE原則覆蓋了8根天線，布置了4個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)。[]LuL，LiG，SwindlehurstA，etal.AnoverviewofmassiveMIMO：benefitsandchallenges[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing，，8(5)：742-758. 總結(jié)5G網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有進(jìn)入咱們生活，通過(guò)既有4G來(lái)推測(cè)并不能精確得知當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)普及之后咱們社會(huì)將發(fā)生多大變化，本文依照各大組織，通訊公司發(fā)布關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)信息，簡(jiǎn)介什么是5G網(wǎng)絡(luò)，國(guó)際上對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)定，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景尚有5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向。文章中重要還對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)潛在無(wú)線技術(shù)進(jìn)行分析，簡(jiǎn)介大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入和新型多址基本概念、優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)。再單獨(dú)針對(duì)大規(guī)模天線技術(shù)進(jìn)行研究，依照4G網(wǎng)絡(luò)使用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、頻譜效率和傳播過(guò)程與4G網(wǎng)絡(luò)中所用MIMO天線系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，闡明其優(yōu)勢(shì)。論文詳細(xì)內(nèi)容如下： （1）對(duì)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介，闡明什么是5G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景，尚有5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標(biāo)與技術(shù)方向。 （2）選用5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線技術(shù)中潛力最大四種技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)介，闡明每種技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，優(yōu)勢(shì)尚有其尚存在問(wèn)題或面臨挑戰(zhàn)。 （3）針對(duì)大規(guī)模天線技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前所使用MIMO天線技術(shù)，設(shè)計(jì)一種可以應(yīng)用與5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模天線系統(tǒng)，通過(guò)度析它與MIMO天線系統(tǒng)架構(gòu)上區(qū)別，系統(tǒng)頻譜效率差距，尚有傳播方式上不同從原理和應(yīng)用來(lái)充分闡明該大規(guī)模天線技術(shù)相對(duì)于老式天線技術(shù)所具備優(yōu)勢(shì)。5G網(wǎng)絡(luò)道路上還需要不斷摸索，在通信領(lǐng)域，統(tǒng)一通信原則將會(huì)極大增進(jìn)全球通信發(fā)展，因此及早明確5G網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)將對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具備極大意義。

參照文獻(xiàn)致謝四年大學(xué)學(xué)習(xí)和生活將要畫上圓滿句號(hào)，回顧這四年來(lái)生活，得到了諸多人勉勵(lì)和協(xié)助，特別是和教師、同窗一起度過(guò)時(shí)光，是我人生中最美好回憶。在此，我向人們表達(dá)感謝。 一方面感謝我導(dǎo)師郭麗芳。郭教師無(wú)論是在課堂上還是在生活中都給我提供了寶貴學(xué)習(xí)資源，指引我在學(xué)習(xí)上進(jìn)步。郭教師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、務(wù)實(shí)工作作風(fēng)及高度責(zé)任感深深影響著我，必將有益于我后來(lái)工作學(xué)習(xí)和生活。在此，在此向郭教師表達(dá)最崇高敬意。另一方面，我要感謝電子科與技術(shù)專業(yè)同窗們給與我關(guān)懷和協(xié)助，特別是我舍友們，她們給了我支持和勉勵(lì)，可以說(shuō)，沒(méi)有她們，我大學(xué)學(xué)習(xí)不會(huì)有所成績(jī)，在此向同窗們表達(dá)感謝。我要感謝這幫各位兄弟姐妹們，她們?cè)趯W(xué)習(xí)及生活中給了我諸多鼓舞，和人們?cè)谝黄穑也紳M了學(xué)習(xí)動(dòng)力，領(lǐng)悟到了生活樂(lè)趣，這段美朋情誼，我終身難忘。同步，我要感謝我父母和家人，她們傾盡畢生心血和汗水使我茁壯成長(zhǎng)，她們給了我最大支持和勉勵(lì)，特別是當(dāng)面對(duì)生活中不順暢，想想父母從小對(duì)我教養(yǎng)，總能讓我布滿力量。我父母給我教誨，將會(huì)是我畢生財(cái)富。此外，我還要感謝自己。在這個(gè)夏天，也許將要對(duì)自己近年求學(xué)生涯說(shuō)再會(huì)了，真是舍不得這樣多好時(shí)光，一幕幕難忘時(shí)刻纏繞在腦海。感謝百忙中為