第五代移动通信..pptVIP

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（NB－IoT）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。 * 课程内容 5G概述 5G与4G的对比 5G关键技术 * 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。 * 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10～50Gbps，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30GHz~60GHz的频段，俄罗斯专家甚至提出了80GHz的方案。 * * 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。 * * 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。 * 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。 * 关键技术4：高阶MIMO 高阶MIMO的意思是指基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 * * 根据天线理论，天线长度应与波长成正比，大约在1/10~1/4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 * 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 * 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