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1、第七章 第五代移动通信,课程内容,5G概述 5G峰值速率5G关键技术,5G需求,5G 应用分为三大类场景：增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超可靠低时延通信（eMTC）。eMBB 场景是指在现有移动宽带业务场景的基础上，对于用户体验等性能的进一步提升，主要还是追求人与人之间极致的通信体验。mMTC 和 eMTC 都是物联网的应用场景，但各自侧重点不同。mMTC 主要是人与物之间的信息交互，而 eMTC 主要体现物与物之间的通信需求。,为了满足 eMTC 场景需求，拓展车联网、工业控制等场景，一方面可以基于现有 LTE-A 系统，进一步扩展和增强 D2D 特性、群组通信特性等
2、支持更多行业的扩展，另外可以在后向兼容的基础上设计新子帧结构和传输过程，缩短端到端时延，提升用户体验。2016年10月，中国移动联合多家知名厂商进行了基于3GPP标准的窄带物联网（NBIoT）和增强机器类通信（eMTC）商用产品实验室测试，将有助于促进蜂窝物联网产品的快速成熟，推动中国物联网发展。,4,课程内容,5G概述5G与4G的对比5G关键技术,6,课程内容,5G概述5G峰值速率 5G关键技术,关键技术1：高频段传输,高频段传输的缺点：传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等。移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段（如毫米波、厘米波频段）可
3、用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。,8,增加带宽是关键5G最显著的特点是高速，按规划速率会高达1050Gbps，人均月流量大约有36TB。如此高的速率该靠什么资源来支撑呢？必须要靠更大的带宽！而手机通信使用的是无线信道，那它的带宽是如何增加的呢？核心方法就是采用更高的频段。根据国际电信联盟的专家预测，将来有可能使用30GHz60GHz的频段，俄罗斯专家甚至提出了80GHz的方案。,9,10,5G时代若想更高速，就得使用更大的带宽，而要取得更大的带宽，就得使用更高的频段。4G之前使用是特高频段，5G就得往超高频甚至更高的
4、频段发展了。,关键技术2：毫米波技术,电波传播的特性：频率越高（即波长越短）的电磁波，就越倾向于直线传播，当高到红外线和可见光以上时，就一点也不打弯了，这是个渐进的过程。毫米波一般不用于移动通信领域，原因就是它的频率都快接近红外线了，信道太“直”，移动起来不容易对准。好比拿着激光笔指远处墙壁上的图钉，是一件很困难的事。,11,12,未来5G的频率会高得多，绕射能力会下降，信号只能傻楞楞地直着走，以往信号能到达的犄角旮旯就到不了了，那该怎么办呢？这就引出了更一项技术微基站技术。,关键技术3：微基站技术,将传统的宏基站变成站点更多密度更大的微基站，是解决毫米波“直线问题”的有效方法。5G时代的入网
5、设备数量会呈爆炸性的增长，单位面积内的入网设备可能会增至千倍，若延续以往的宏基站覆盖模式，即使基站的带宽再大也无力支撑。,13,关键技术3：微基站技术,基站微型化则设布设密度会加大。为避免基站之间的频谱互扰，基站的辐射功率谱就会降低，同时手机的辐射功率也会降低。这有两个好外，一是功耗小了待机时间会增加，二是对人体的辐射会降低。传统基站好比是房屋中间的火炉子，近处烫远处冷，而5G的微基站就好比是地暖，发热均匀更加舒适。微基站数量大幅度增加后，传统的铁塔和楼顶架设方式将会扩展，路灯杆、广告灯箱、楼宇内部的天花板，都会是微基站架设的理想地点。,14,关键技术4：高阶MIMO,高阶MIMO的意思是指基
6、站与手机之间有很多对的信道并行通信，每一对天线都独立传送一路信息，经汇集后可成倍提高速率,15,16,根据天线理论，天线长度应与波长成正比，大约在1/101/4之间，当前手机使用的是甚高频段（即分米波），天线长线大约在几厘米左右，通常安装在手机壳内的上部。 5G时代的手机频率在提升几十倍后，相应的手线天线长度也会降低到以前的几十分之一，会变成毫米级的微型天线，手机里就可以布设很多个天线，乃至形成多天线阵列。,关键技术4：波束赋形技术,17,基站与手机的关系就是灯泡模式，不管手机在哪个方位，都会把针对这部手机的信号进行全向的辐射，当然绝大多数非正对方向的能量都是浪费掉了，而且还成为了其它手机的干
7、扰。,能不能把灯泡模式改成有指向性的手电筒模式呢？即把上图左面的全向辐射样式改成右面的这种窄波瓣样式，从而提高能量的使用效率？这就是波束赋形技术。,关键技术4：波束赋形技术,18,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务，这种新形式的无线电波束就不会干扰到其它方向的波束，从而可以在相同的空间中提供更多的通信链路。这种充分利用空间的无线电波束技术是一种空间复用技术，可以极大地提高基站的服务容量。,关键技术2：波束赋形技术,19,波束赋形技术不仅能大幅度增加容量，还可大幅度提高基站定位精度。当前的手机基站定位的精度很粗劣，这是源于基站全向辐射的模式。当波束赋型技术成功应用后，基站对手机的辐射波瓣是很窄
8、的，这就知道了手机相对于基站的方向角，再加上通过接收功率大小推导出手机与基站的距离，就可以实现手机的精准定位了，并因此而扩展出非常多的定位增值服务。,关键技术5： D2D,20,基于蜂窝网络的D2D通信，或称为邻近服务（Proximity Service，ProSe），是指用户数据可不经网络中转而直接在终端之间传输。,D2D潜在应用场景本地业务:本地数据传输利用D2D的邻近特性及数据直通特性，在节省频谱资源的同时扩展移动通信应用场景，为运营商带来新的业务增长点。应急通信:通信网络基础设施被破坏，终端之间仍然能够基于D2D连接建立无线通信网络，即基于多跳D2D组建Ad Hoc网络，保证终端之间无
9、线通信的畅通,21,物联网增强:针对物联网增强的D2D通信的典型场景之一是车联网中的V2V（Vehicle-to-Vehicle）通信。 高速行车时，车辆的变道、减速等操作动作，可通过D2D通信的方式发出预警，车辆周围的其他车辆基于接收到的预警对驾驶员提出警示，甚至紧急情况下对车辆进行自主操控，以缩短行车中面临紧急状况时驾驶员的反应时间，降低交通事故发生率。,22,23,万物互联的5G网络中，由于存在大量的物联网通信终端，网络的接入负荷成为严峻问题之一。基于D2D的网络接入有望解决这个问题。比如在巨量终端场景中，大量存在的低成本终端不是直接接入基站，而是通过D2D方式接入邻近的特殊终端，通过该特殊终端建立与蜂窝网络的连接。,24,自适应帧结构灵活多址 灵活双工灵活波形灵活频谱使用 新型调制编码,新型调制编码：华为等中国企业主推的极化码（Polar Code）打败美国主推的LDPC码（低密度奇偶校验码）和法国主推的Turbo码，成为5G eMBB场景在短码上的控制信道编码方案。,其他技术,
