移動(dòng)通信5G關(guān)鍵技術(shù)分析課件

5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)2/59

5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)

5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱2/592/595G關(guān)鍵傳輸技術(shù)5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)55G發(fā)展需求移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力3/595G發(fā)展需求移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力4/595G發(fā)展需求移動(dòng)通信將持續(xù)快速發(fā)展用戶數(shù)、連接設(shè)備數(shù)、數(shù)據(jù)量均持續(xù)呈指數(shù)式增長(zhǎng)。VNIGlobalMobileDataTrafficForecast2013-2018,Cisco,2014TheMobileEconomy,GSMA,2014InternetofThings,Cisco,2013IMT-2020Summit,Samsung,20141EB=1000PB1PB=1000TB4/594/595G發(fā)展需求移動(dòng)通信將持續(xù)快速發(fā)展用戶數(shù)、連接設(shè)備數(shù)5/595G發(fā)展需求新型移動(dòng)業(yè)務(wù)層出不窮云操作、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、智能設(shè)備、智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程控制等各種應(yīng)用對(duì)移動(dòng)通信要求日益增加5/595/595G發(fā)展需求新型移動(dòng)業(yè)務(wù)層出不窮云操作、虛擬現(xiàn)實(shí)、增6/595G發(fā)展需求用戶體驗(yàn)要求不斷提升千億設(shè)備連接（無(wú)處不在）海量數(shù)據(jù)傳輸（大數(shù)據(jù)）所觸即所得的用戶體驗(yàn)（高QoE）6/596/595G發(fā)展需求用戶體驗(yàn)要求不斷提升千億設(shè)備連接（無(wú)處7/595G發(fā)展需求4G移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)法滿足未來(lái)的業(yè)務(wù)和用戶體驗(yàn)需求移動(dòng)發(fā)展需求與4G業(yè)務(wù)服務(wù)能力的對(duì)比TU-RWP5D/TEMP/390-E任何時(shí)間(Anytime)、任何地點(diǎn)(Anywhere)的一致用戶體驗(yàn)用戶密集度高的區(qū)域高速移動(dòng)場(chǎng)景極低時(shí)延需求……7/597/595G發(fā)展需求4G移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)法滿足未來(lái)的業(yè)務(wù)和用戶8/595G發(fā)展需求5G移動(dòng)通信技術(shù)研究已在全球全面開展5GIC8/598/595G發(fā)展需求5G移動(dòng)通信技術(shù)研究已在全球全面開展5G9/595G發(fā)展需求中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)要求5Gvs4G規(guī)模和場(chǎng)景十倍用戶數(shù)密度增長(zhǎng)百倍數(shù)據(jù)流量密度增長(zhǎng)兩倍移動(dòng)速率增加數(shù)據(jù)率千倍單位面積容量增長(zhǎng)百倍用戶體驗(yàn)速率增長(zhǎng)幾十倍峰值傳輸速率增長(zhǎng)時(shí)延十倍端到端延時(shí)降低能耗和成本百倍能效增加十倍譜效增加百倍成本效率增加9/599/595G發(fā)展需求中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組關(guān)鍵技10/595G發(fā)展需求5G關(guān)鍵性能指標(biāo)與已有標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比10/5910/595G發(fā)展需求5G關(guān)鍵性能指標(biāo)與已有標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比10/5G發(fā)展需求多頻段、多接入模式、小的覆蓋半徑給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)新型通信技術(shù)和高頻段開發(fā)給半導(dǎo)體技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)海量設(shè)備帶來(lái)的能耗增加為綠色通信的要求帶來(lái)挑戰(zhàn)信道在高速移動(dòng)條件下的惡化和高頻段信道的開發(fā)為高傳輸速率技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)有限的頻譜資源一直以來(lái)制約著無(wú)線通信系統(tǒng)性能提升小區(qū)密集化以及移動(dòng)設(shè)備的增加導(dǎo)致的干擾制約網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)和傳輸速率增加11/595G發(fā)展需求多頻段、多接入模式、小的覆蓋半徑給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)挑12/59TDMAGSMNSSCDMATD-SCDMAWCDMACDMA-2000GPRSCoreNetworkOFDM、MIMOLTE-AWiMAXSAE5G4G3G2G？5G發(fā)展需求為了實(shí)現(xiàn)5G發(fā)展目標(biāo)，需要什么關(guān)鍵技術(shù)？5G通信性能的提升不是單靠一種技術(shù)，需要多種技術(shù)相互配合共同實(shí)現(xiàn)。12/5912/59TDMACDMAOFDM、MIMO5G4G3G2G13/59

5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)

5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱13/5913/595G關(guān)鍵傳輸技術(shù)5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵傳輸技術(shù)——總覽頻譜拓展技術(shù)頻效提升技術(shù)能效提升技術(shù)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)多址技術(shù)、用戶調(diào)度、資源分配、用戶/網(wǎng)絡(luò)協(xié)作超密異構(gòu)組網(wǎng)D2D、M2M大規(guī)模天線、FBMC、空間調(diào)制認(rèn)知無(wú)線電、毫米波、可見光綠色通信干擾管理增加覆蓋增加信道增加帶寬增加SINR14/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)——總覽頻譜拓展技術(shù)頻效提升技術(shù)能效提升技術(shù)覆蓋15/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（1）——認(rèn)知無(wú)線電2014年7月，國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)發(fā)布《450MHz-5GHz關(guān)注頻段頻譜資源評(píng)估報(bào)告》，給出了北京、成都和深圳等城市部分無(wú)線電頻譜占用統(tǒng)計(jì)數(shù)字。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，5GHz以下所關(guān)注頻段大部分的使用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10%，說(shuō)明5GHz以下頻段使用效率有大量的提升空間。為了提高頻譜利用率，未來(lái)5G需要采用認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)認(rèn)知無(wú)線電——提高已分配頻譜的利用效率15/5915/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（1）——認(rèn)知無(wú)線電2014年7月，國(guó)16/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)03GHz6GHz>60GHz2G/3G/4Gre-farmingWRC-15AI1.2candidatebandsbelow6GHzPotentialbandsabove6GHzfor2020’sWRC-15AI1.2(>6GHz)頻譜分配原則優(yōu)先保障移動(dòng)通信的頻譜資源技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)500MHz帶寬可用能與其他系統(tǒng)共存增加帶寬是增加容量和傳輸速率最直接的方法6GHz以下頻譜資源稀缺6GHz以上頻譜資源豐富16/5916/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)03GHz6GH17/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)可用頻帶寬，可提供幾十GHz帶寬波束集中，提高能效方向性好，受干擾影響小優(yōu)勢(shì)路徑損耗大，不適合遠(yuǎn)程通信受空氣和雨水等影響較大繞射能力差，NLOS受限如何實(shí)現(xiàn)隨機(jī)接入硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高（例如高速A/D和D/A的設(shè)計(jì)有很大挑戰(zhàn)）挑戰(zhàn)高頻段帶寬資源尚待開發(fā)60GHz頻段毫米波(mmWave,30~300GHz,1~10mm,廣義毫米波包含20~30GHz)10~400GHz頻段大氣衰減衛(wèi)星軍事毫米波通信——開發(fā)高頻段毫米波可用于室內(nèi)短距離通信，也可為5G移動(dòng)通信系統(tǒng)提供Backhaul鏈路17/5917/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)可用頻帶寬，可提18/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)毫米波通信技術(shù)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)10Gbps的傳輸速率據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)毫米波通信速率可快于光纖速率（fasterthanfiber）J.Wells,"Fasterthanfiber:Thefutureofmulti-G/swireless,"IEEEMicrowaveMagazine,vol.10,pp.104-112,2009.40GHz以上頻段分配的商用帶寬達(dá)幾十GHz。商用帶寬分配，40GHz以下比較窄要實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率，需要更高的載波頻譜10GHz以下頻段，僅能達(dá)到幾十Mbps10-40GHz頻段，僅能達(dá)到幾百M(fèi)bps60-80GHz頻段，可達(dá)1Gbps100GHz以上，可達(dá)10Gbps毫米波通信——開發(fā)高頻段18/5918/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)毫米波通信技術(shù)目19/59可見光通信（Visuallightcommunication:VLC）關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)可見光頻譜帶寬是無(wú)線電頻譜帶寬的萬(wàn)倍380nm780nm信號(hào)源為L(zhǎng)ED，成本低、功耗低可實(shí)現(xiàn)高速率傳輸(3.5GbpsperLED)不易穿透障礙物，干擾小可在照明的同時(shí)提供通信優(yōu)勢(shì)目前僅能實(shí)現(xiàn)單向通信，如何實(shí)現(xiàn)雙向通信可見光通信和射頻通信的無(wú)縫切換等挑戰(zhàn)可見光通信在5G中可用于室內(nèi)短距離通信、車聯(lián)網(wǎng)通信、水下通信等19/5919/59可見光通信（Visuallightcommun20/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)已有研究表明，光attocell的譜效比射頻Femtocell的譜效最高提升近3個(gè)數(shù)量級(jí)H.Haas,"High-speedwirelessnetworkingusingvisiblelight,"SPIENewsroom,2013.可見光通信可顯著改善室內(nèi)通信傳輸速率Attocell和Femtocell的單位面積頻譜效率(ASE)比值測(cè)試條件：3層辦公樓被7個(gè)LTE宏基站包圍，樓層間損耗FL=17dB，內(nèi)墻損耗為12dB，外墻損耗為20dB.紅色小點(diǎn)表示Attocell的可見光基站，綠色菱形表示Femtocell的射頻基站。可見光通信（VisualLightCommunication:VLC）20/5920/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)已有研究表明，光21/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)4G：3GPPLTE-A標(biāo)準(zhǔn)4G：3GPPLTE標(biāo)準(zhǔn)5G3G：WCDMAHSPA+標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模天線：基站使用大規(guī)模天線陣列（幾十甚至上百根天線）支持SISO，2×2MIMO，4×4MIMO。下行峰值速率100Mb/s。支持2×2MIMO，下行峰值速率42Mb/s最多支持8×8MIMO，下行峰值速率1Gb/s3G：WCDMAHSPA標(biāo)準(zhǔn)只能使用SISO，下行峰值速率7.2Mb/sMIMO技術(shù)的演進(jìn)21/5921/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)4G：3GPP關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)何為大規(guī)模天線：大量天線為相對(duì)少的用戶提供同傳服務(wù)系統(tǒng)容量10倍100倍能量效率發(fā)射能量*為基站天線數(shù)目大規(guī)模天線——有效提高譜效率系統(tǒng)容量和能量效率大幅度提升上行和下行發(fā)射能量都將減少用戶間信道正交，干擾和噪聲將被消除信道的統(tǒng)計(jì)特性趨于穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)信道狀態(tài)信息獲取（導(dǎo)頻污染問題）信道測(cè)量與建模（不同場(chǎng)景信道）發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)計(jì)（降低復(fù)雜度）天線單元及陣列設(shè)計(jì)（低能耗天線）挑戰(zhàn)大規(guī)模天線被公認(rèn)為5G關(guān)鍵技術(shù)之一22/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)何為大規(guī)模天線：大量天線關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：中心式天線系統(tǒng)適用于宏蜂窩小區(qū)，中心基站使用大規(guī)模天線微小區(qū)為大部分用戶提供服務(wù)，而大規(guī)模天線基站為微小區(qū)范圍外的用戶提供服務(wù)，同時(shí)對(duì)微小區(qū)進(jìn)行控制和調(diào)度（demo:NTTdocomo）23/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：中心24/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：分布式天線系統(tǒng)多根天線分布在區(qū)域內(nèi)聯(lián)合處理(C-RAN)適用于高用戶密度或者室內(nèi)場(chǎng)景24/5924/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用25/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)OFDM傳輸波形技術(shù)OFDM是當(dāng)前Wi-Fi和LTE標(biāo)準(zhǔn)中的高速無(wú)線通信的主要傳信模式頻譜利用效率高（與傳統(tǒng)FDM相比，提高一倍）抗頻率選擇性衰落利用FFT/IFFT模塊，容易實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)載波頻偏導(dǎo)致碼間串?dāng)_和用戶間干擾循環(huán)前綴（CP）降低了頻效和能效毫米波頻段的實(shí)現(xiàn)（如超寬帶寬、高頻功放等）挑戰(zhàn)OFDM是未來(lái)5G的關(guān)鍵傳輸波形技術(shù)，其性能仍有提升空間ChannelOFDMmod.(IFFT)CPinsertionNoiseOFDMdemod.(FFT)CPremovalTransmitterReceiver25/5925/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)OFDM傳輸26/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)新型傳輸波形技術(shù)——濾波器組多載波（Filterbankmulticarrier：FBMC）ChannelOFDMmod.(IFFT)TxFilterBankNoiseOFDMdemod.(FFT)RxFilterBankTransmitterReceiver用濾波器組替代CP對(duì)載波頻偏不敏感提高了頻效和能效傳統(tǒng)OFDM功率譜FBMC功率譜除了FBMC外，還有多種波形改進(jìn)技術(shù)，如time-FrequencyPacking,sparsecodemultipleaccess,generalizedfrequencydivisionmultiplexing等各種改進(jìn)的傳輸波形技術(shù)為5G性能提升提供多樣選擇G.Wunder,P.Jung,M.Kasparick,T.Wild,F.Schaich,C.Yejian,etal.,"5GNOW:non-orthogonal,asynchronouswaveformsforfuturemobileapplications,"IEEECommunicationsMagazine,vol.52,pp.97-105,2014.V.Vakilian,T.Wild,F.Schaich,S.tenBrink,andJ.F.Frigon,"Universal-filteredmulti-carriertechniqueforwirelesssystemsbeyondLTE,"inproc.IEEEGlobecomWorkshops,2013,pp.223-228.26/5926/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)新型傳輸波形27/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G3G4G可規(guī)避用戶間干擾系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)容易優(yōu)勢(shì)根據(jù)信息論，正交多址系統(tǒng)可達(dá)容量次優(yōu)挑戰(zhàn)正交多址接入技術(shù)已有通信標(biāo)準(zhǔn)都采用正交接入技術(shù)27/5927/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G328/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G3G4G正交多址接入技術(shù)已有通信標(biāo)準(zhǔn)都采用正交接入技術(shù)SNR1=20dB（強(qiáng)用戶）,SNR2=0dB（弱用戶）正交接入方案一般來(lái)說(shuō)是次優(yōu)的，僅在C點(diǎn)達(dá)到和容量最大，但是在該點(diǎn)，用戶2(弱用戶)獲得的速率很小，因此對(duì)弱用戶而言不公平。

最優(yōu)容量區(qū)域正交方案可達(dá)速率區(qū)域利用正交多址無(wú)法保證容量最優(yōu)和用戶公平28/5928/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G329/59復(fù)雜度（Complexity）容量（Capacity）關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)非正交多址接入(Non-orthogonalMultipleAccess:NOMA)兩個(gè)用戶同時(shí)占用所有可用帶寬弱用戶先解碼強(qiáng)干擾，消除干擾的影響，再解碼自己的消息?？蓪?shí)現(xiàn)最優(yōu)容量，并改善弱用戶可達(dá)速率NOMA29/5929/59復(fù)雜度（Complexity）容量（Capacit30/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)1G2G3G4G5G模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制編碼調(diào)制技術(shù)的演進(jìn)QPSK,16QAMQPSK,16QAM,64QAM？BCH碼卷積碼Turbo碼？調(diào)制方式的演進(jìn)編碼方式的演進(jìn)增強(qiáng)的自適應(yīng)編碼調(diào)制設(shè)計(jì)30/5930/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)1G2G331/59Channels2s1s1s10/101AntennaEstimationSymbolDetectionDataBitsDataBits空間調(diào)制系統(tǒng)4發(fā)射天線QPSK空間調(diào)制星座圖關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)空間調(diào)制（SpatialModulation:SM）以天線的物理位置來(lái)攜帶部分發(fā)送信息比特，將傳統(tǒng)二維映射擴(kuò)至三維映射，提高頻譜效率。每時(shí)隙只有一根發(fā)射天線處于工作狀態(tài)，避免了信道間干擾與天線同步發(fā)射問題，且系統(tǒng)僅需一條射頻鏈路，有效地降低了成本。31/5931/59Channels2s1s1s10/101Anten32/59根據(jù)信息論，非高斯干擾可實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)頻率正交幅度調(diào)制（Frequency

Quadrature-amplitudeModulation:FQAM）將頻移鍵控（FSK）與正交幅度調(diào)制（QAM）相結(jié)合，提高頻譜效率。用于多小區(qū)下行鏈路中，能夠提高小區(qū)邊緣用戶的通信質(zhì)量。32/5932/59根據(jù)信息論，非高斯干擾可實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率關(guān)鍵傳輸技33/59[1]國(guó)家電網(wǎng)公司“兩會(huì)”工作報(bào)告摘要，2010年[2]全力構(gòu)建綠色網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)通信研究院，2010年11月[3]StudyonEnergyEfficientRadioAccessNetwork(EERAN)Technologies,TUDresdenandVodafone,2009[4]NewGenerationNodeB,華為,20102009年，三大運(yùn)營(yíng)商的能耗總量折合為440.7萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中80%以上是電力消耗，達(dá)到290億度，相當(dāng)于2個(gè)大亞灣核電站的年發(fā)電量。關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)33/5933/59[1]國(guó)家電網(wǎng)公司“兩會(huì)”工作報(bào)告摘要，201034/59HowtoapproachGREENwhilecarrying1000Xtraffic?關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)34/5934/59HowtoapproachGREENwhi35/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)資源域用戶域業(yè)務(wù)域碼域（CDMA）能量域（POWER）時(shí)域（TDMA）頻域（OFDM）空域（MIMO）語(yǔ)音（VOIP）非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

（FTP）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（WEB）多媒體（MMS）組播/廣播（VOIP）應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層物理層多域協(xié)同無(wú)線資源管理35/5935/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)資源域用戶域業(yè)務(wù)36/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)網(wǎng)絡(luò)資源與動(dòng)態(tài)用戶行為和業(yè)務(wù)需求自適應(yīng)匹配Tango:Traffic-awarenetwork

planning&greenoperation

-自適應(yīng)于業(yè)務(wù)分布（時(shí)間和空間的非均勻分布）

-自適應(yīng)于業(yè)務(wù)特征（單播，多播，廣播）

-自適應(yīng)于服務(wù)質(zhì)量需求(QoS)（實(shí)時(shí)，非實(shí)時(shí)）滿足用戶QoS,

提高能效Z.Niu,“TANGO:Traffic-AwareNetworkPlanningandGreenOperation”,IEEEWirelessCommun.,vol.18,pp.25-29,Oct.2011.36/5936/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)網(wǎng)絡(luò)資源與動(dòng)態(tài)用37/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)跨層優(yōu)化—資源調(diào)度高效利用有限資源

跨層資源聯(lián)合調(diào)度鏈路層應(yīng)用層傳輸層物理層網(wǎng)絡(luò)層智能MAC實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)擁塞控制感知路由CSIQSI跨網(wǎng)優(yōu)化—協(xié)作通信

減少競(jìng)爭(zhēng)、增加合作跨網(wǎng)資源聯(lián)合優(yōu)化配置CHORUS:Collaborative

&HarmonizedOpenRadioUbiquitousSystem提升用戶體驗(yàn)，降低能量消耗CHORUSS.Zhou,Z.Niu,P.Yang,andS.Tanabe,"CHORUS:aframeworkforscalablecollaborationinheterogeneousnetworkswithcognitivesynergy,"IEEEWirelessCommunications,vol.20,pp.133-139,2013.37/5937/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)跨層優(yōu)化—資源調(diào)38/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)密集組網(wǎng)（UDN）、異構(gòu)結(jié)構(gòu)（HetNets）、中心式云后臺(tái)（Cloud）是5G網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的共識(shí)。密集異構(gòu)中心式云后臺(tái)使無(wú)線通信回歸到“最后一公里”拉近用戶與天線的距離，提高速率增強(qiáng)服務(wù)覆蓋面積大量不同級(jí)小區(qū)重疊（Macro、Micro、Pico、Femto）不同制式的網(wǎng)絡(luò)重疊（Cellular、Wi-Fi、D2D、CR、M2M）RemoteRadioHead（RRH）與基帶處理單元分離SDN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)協(xié)議接口基帶信號(hào)資源的集中化管理與調(diào)度38/5938/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)密集組網(wǎng)（U39/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)

應(yīng)用場(chǎng)景：DHS(Dense+Heterogeneous+Seperated)

C.-X.Wang,F.Haider,X.Gao,X.-H.You,Y.Yang,D.Yuan,H.Aggoune,H.Haas,S.Fletcher,andE.Hepsaydir,“Cellulararchitectureandkeytechnologiesfor5Gwirelesscommunicationnetworks,”IEEECommun.Mag.,vol.52,no.2,Feb.2014室內(nèi)室外分離室內(nèi)利用短距離傳輸技術(shù)，可顯著減少信號(hào)衰落，提升傳輸速率毫米波和可見光可被墻壁阻擋，顯著降低小區(qū)間干擾室內(nèi)設(shè)備不會(huì)對(duì)室外設(shè)備造成干擾截至2014年12月11日，被引用32次(谷歌學(xué)術(shù))39/5939/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)

應(yīng)用場(chǎng)景：40/59

5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)

5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱40/5940/595G關(guān)鍵傳輸技術(shù)5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多接入技術(shù)并存超密小區(qū)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)智能彈性資源管理5G網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)成本有效性網(wǎng)絡(luò)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思路變革41/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多接入技術(shù)超密小區(qū)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)智能彈性資源42/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NetworkManagementOSNetworkDeviceDriver一體式（All-in-one）基站結(jié)構(gòu)（2G-3G）特點(diǎn)：功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜數(shù)據(jù)與控制高度耦合問題：基站建設(shè)與維護(hù)成本高基站之間協(xié)作受限難以滿足多樣的需求42/5942/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NetworkOSNetworkDr43/59RadioNetworkControllerOS新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NetworkManagementOSNetworkDeviceDriver4G數(shù)據(jù)/控制平面分離控制中心化NetworkManagementOSNetworkDeviceDriverNetworkManagementOSNetworkDeviceDriverCloud5G虛擬化IaaS大數(shù)據(jù)2G/3G一體式基站傳統(tǒng)互聯(lián)43/5943/59RadioNetworkControllerO44/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)C-RAN云架構(gòu)RRU替代物理基站光纖互聯(lián)中心式處理高性能多點(diǎn)協(xié)作接入實(shí)時(shí)信息處理低成本低建設(shè)成本低維護(hù)成本RRURRUFiberRRUCloudC-RAN無(wú)線接入網(wǎng)綠色演進(jìn)白皮書(v2.5)，201144/5944/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)C-RANRRURRUFiberRRU45/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2010年由中國(guó)移動(dòng)首次提出已在中國(guó)珠海、吉林、長(zhǎng)沙、青島等地試點(diǎn)安捷倫IntelIBM中興華為NGMNIEEEGlobeComIEEEICCIEEEWCNCCHINACOM45/5945/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2010年由中國(guó)移動(dòng)首次提出安捷倫IB46/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)REPE5GDevice4GDeviceWi-FiDevice資源開放協(xié)議（REP）開放式設(shè)備接口協(xié)議資源描述協(xié)議資源租賃協(xié)議設(shè)備動(dòng)態(tài)租用利用設(shè)備空閑資源避免重復(fù)建設(shè)前向兼容，平滑過渡現(xiàn)有應(yīng)用保持不變現(xiàn)有設(shè)備保持不變?nèi)W(wǎng)優(yōu)化基礎(chǔ)全頻段調(diào)度負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化46/5946/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)REPE5G4GWi-Fi資源開放協(xié)議47/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4GvBSManagementAPPRLCMACPHY5GvBSManagementAPPRLCMACPHYWi-FivBSManagementAPPRLCMACPHY5GvBSManagementAPPRLCMACPHYVirtualBSPoolREPEREPE5G4GWi-Fi5G5G5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)虛擬化云端的虛擬基站集群構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)，利用SDN技術(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。47/5947/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4GvBSManagementAPP48/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——IaaS資源開放大數(shù)據(jù)云計(jì)算IaaS對(duì)用戶而言，網(wǎng)絡(luò)是透明的。用戶只需要提出需求及相應(yīng)的QoS，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)以最低的成本提供相應(yīng)的服務(wù)。虛擬化48/5948/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——IaaS資源開放大數(shù)據(jù)云計(jì)算Ia49/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——IaaS工作過程N(yùn)etworkIntelligence(BigData)VM4GDeviceREPE5GDeviceREPEBrokerVMWi-FiDeviceREPEVMmmWaveDeviceREPEVM5GDeviceREPEvSwitchUE1用戶向網(wǎng)絡(luò)提出自己的需求和相應(yīng)的QoS。2用戶周邊任意一個(gè)設(shè)備接收請(qǐng)求。3由于該設(shè)備滿足了資源開放協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)備將請(qǐng)求上傳至云中心。4云中心的虛擬交換機(jī)把請(qǐng)求傳遞給Broker。5Broker是一個(gè)服務(wù)管理中心。它將用戶請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為一個(gè)優(yōu)化問題，交給上層求解。6網(wǎng)絡(luò)智能模塊會(huì)利用大數(shù)據(jù)處理和云計(jì)算實(shí)現(xiàn)資源彈性分配，以最低的成本滿足用戶需求。7上層下達(dá)控制命令給相應(yīng)的虛擬基站。8啟動(dòng)一個(gè)5G設(shè)備提供服務(wù)。9同時(shí)租用一個(gè)其它運(yùn)營(yíng)商的Wi-Fi熱點(diǎn)緩解壓力（卸載）。10用戶完全不知道（也沒有必要知道）自己的數(shù)據(jù)同時(shí)來(lái)源于一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)和一個(gè)5G基站。49/5949/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——IaaS工作過程N(yùn)etwork50/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2GGSM,GPRS,EDGE3GCDMA,HSPA4GLTE-A,WiMAXMultiRATsWi-Fi,mmWave,VLCMacroCellMicroCellPicoCellFemtocellWLAN多元融合開放智能D2DDemestichas,P.Georgakopoulos,A.Karvounas,D.5GontheHorizonKeyChallengesfortheRadio-AccessNetwork,IEEEVehicularTechnologyMagazine,Vol.8,No.3,pp.

47–53,2013.50/5950/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2G3G4GMultiRATsMac51/59大數(shù)據(jù)與5GIoTMI驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)0110101010數(shù)據(jù)產(chǎn)生、積累數(shù)據(jù)產(chǎn)生、積累1010101010用戶數(shù)據(jù)行為分析決策支持娛樂辦公鐵路運(yùn)輸機(jī)動(dòng)車輛智能醫(yī)療智能家居智能交通通信新聞視頻社交購(gòu)物美食51/5951/59大數(shù)據(jù)與5GIoTMI驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)011010101052/59什么是大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)是具有體量大、結(jié)構(gòu)多樣、時(shí)效強(qiáng)等特征的數(shù)據(jù)；處理大數(shù)據(jù)需采用新型計(jì)算架構(gòu)和智能算法等新技術(shù)；大數(shù)據(jù)的應(yīng)用強(qiáng)調(diào)以新的理念應(yīng)用于輔助決策、發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)，更強(qiáng)調(diào)在線閉環(huán)的業(yè)務(wù)流程優(yōu)化。 2014年《大數(shù)據(jù)白皮書》工業(yè)和信息化部電信研究院大數(shù)據(jù)一般指TB、PB級(jí)以騰訊為例：52/5952/59什么是大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)是具有體量大、結(jié)構(gòu)多樣、時(shí)效強(qiáng)5G中的大數(shù)據(jù)5G中數(shù)據(jù)的特性VolumeVelocityVariety體積巨大連接數(shù)：104/km2流量密度：10Tbps/km2數(shù)據(jù)生成速度快用戶體驗(yàn)速度：1Gbps延時(shí)：1ms以下數(shù)據(jù)類型多樣結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化電話短信網(wǎng)頁(yè)游戲視頻地理位置53/595G中的大數(shù)據(jù)5G中數(shù)據(jù)的特性VolumeVelocityV大數(shù)據(jù)如何推動(dòng)5G發(fā)展？54/59大數(shù)據(jù)如何推動(dòng)5G發(fā)展？54/59

5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)

5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)

相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱55/595G關(guān)鍵傳輸技術(shù)5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G發(fā)展需山東大學(xué)WMCT實(shí)驗(yàn)室5G相關(guān)研究山東大學(xué)參與了中英科技橋項(xiàng)目（UC4G，2009-2012)：超四代(B4G)無(wú)線移動(dòng)通信研發(fā)——世界上首個(gè)后4G無(wú)線通信研發(fā)項(xiàng)目取得的標(biāo)志性成果：致力于B4G無(wú)線通信新技術(shù)開發(fā)發(fā)表論文約100篇（50篇期刊論文；4篇國(guó)際會(huì)議最佳論文）；或授權(quán)專利2項(xiàng)人員互訪交流30人次；8次項(xiàng)目國(guó)際研討會(huì)B4GMIMO無(wú)線平臺(tái)（世界第一次硬件演示了新型MIMO技術(shù)：空間調(diào)制）成立中英未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合研發(fā)中心56/59山東大學(xué)WMCT實(shí)驗(yàn)室5G相關(guān)研究山東大學(xué)參與了中英科技橋項(xiàng)57/59山東大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)主持、參加多項(xiàng)國(guó)家級(jí)重大、重點(diǎn)以及國(guó)際合作項(xiàng)目“985工程”國(guó)家重點(diǎn)高校各有所長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)現(xiàn)互補(bǔ)上海無(wú)線通信研究中心無(wú)線通信國(guó)際合作研究中心國(guó)際科技合作基地下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)赫瑞瓦特大學(xué)中英科技橋計(jì)劃“B4G無(wú)線移動(dòng)通信的研發(fā)”，主持單位愛丁堡大學(xué)在通信領(lǐng)域具有一系列先進(jìn)的技術(shù)理論成果世界排名前20的傳統(tǒng)強(qiáng)校占領(lǐng)空時(shí)調(diào)制技術(shù)、可見光通信研究前沿山東大學(xué)WMCT實(shí)驗(yàn)室5G相關(guān)研究山東大學(xué)正在主持研發(fā)科技部國(guó)家國(guó)際合作專項(xiàng)項(xiàng)目（2014-2017）——第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究57/5957/59山東大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)山東大學(xué)WMCT實(shí)58/59認(rèn)知的頻譜接入多天線資源調(diào)度高頻段通信傳輸方案大規(guī)模天線傳輸機(jī)制高頻段通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)移動(dòng)飛蜂網(wǎng)傳輸技術(shù)小蜂窩傳輸技術(shù)能效優(yōu)先的自適應(yīng)傳輸機(jī)制移動(dòng)飛蜂網(wǎng)扁平化設(shè)計(jì)小蜂窩異構(gòu)組網(wǎng)方案能效優(yōu)先的區(qū)間資源調(diào)度能效優(yōu)先的資源分配策略完整的5G技術(shù)體系頻效提升技術(shù)頻譜拓展技術(shù)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)能效提升技術(shù)項(xiàng)目技術(shù)路線圖山東大學(xué)WMCT實(shí)驗(yàn)室5G相關(guān)研究58/5958/59認(rèn)知的頻譜接入高頻段通信傳輸方案高頻段通信組網(wǎng)設(shè)計(jì)59/59謝謝59/5959/59謝謝59/595G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)61/59

5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)

5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱61/592/595G關(guān)鍵傳輸技術(shù)5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)55G發(fā)展需求移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力62/595G發(fā)展需求移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力63/595G發(fā)展需求移動(dòng)通信將持續(xù)快速發(fā)展用戶數(shù)、連接設(shè)備數(shù)、數(shù)據(jù)量均持續(xù)呈指數(shù)式增長(zhǎng)。VNIGlobalMobileDataTrafficForecast2013-2018,Cisco,2014TheMobileEconomy,GSMA,2014InternetofThings,Cisco,2013IMT-2020Summit,Samsung,20141EB=1000PB1PB=1000TB63/594/595G發(fā)展需求移動(dòng)通信將持續(xù)快速發(fā)展用戶數(shù)、連接設(shè)備數(shù)64/595G發(fā)展需求新型移動(dòng)業(yè)務(wù)層出不窮云操作、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、智能設(shè)備、智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程控制等各種應(yīng)用對(duì)移動(dòng)通信要求日益增加64/595/595G發(fā)展需求新型移動(dòng)業(yè)務(wù)層出不窮云操作、虛擬現(xiàn)實(shí)、增65/595G發(fā)展需求用戶體驗(yàn)要求不斷提升千億設(shè)備連接（無(wú)處不在）海量數(shù)據(jù)傳輸（大數(shù)據(jù)）所觸即所得的用戶體驗(yàn)（高QoE）65/596/595G發(fā)展需求用戶體驗(yàn)要求不斷提升千億設(shè)備連接（無(wú)處66/595G發(fā)展需求4G移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)法滿足未來(lái)的業(yè)務(wù)和用戶體驗(yàn)需求移動(dòng)發(fā)展需求與4G業(yè)務(wù)服務(wù)能力的對(duì)比TU-RWP5D/TEMP/390-E任何時(shí)間(Anytime)、任何地點(diǎn)(Anywhere)的一致用戶體驗(yàn)用戶密集度高的區(qū)域高速移動(dòng)場(chǎng)景極低時(shí)延需求……66/597/595G發(fā)展需求4G移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)法滿足未來(lái)的業(yè)務(wù)和用戶67/595G發(fā)展需求5G移動(dòng)通信技術(shù)研究已在全球全面開展5GIC67/598/595G發(fā)展需求5G移動(dòng)通信技術(shù)研究已在全球全面開展5G68/595G發(fā)展需求中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)要求5Gvs4G規(guī)模和場(chǎng)景十倍用戶數(shù)密度增長(zhǎng)百倍數(shù)據(jù)流量密度增長(zhǎng)兩倍移動(dòng)速率增加數(shù)據(jù)率千倍單位面積容量增長(zhǎng)百倍用戶體驗(yàn)速率增長(zhǎng)幾十倍峰值傳輸速率增長(zhǎng)時(shí)延十倍端到端延時(shí)降低能耗和成本百倍能效增加十倍譜效增加百倍成本效率增加68/599/595G發(fā)展需求中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組關(guān)鍵技69/595G發(fā)展需求5G關(guān)鍵性能指標(biāo)與已有標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比69/5910/595G發(fā)展需求5G關(guān)鍵性能指標(biāo)與已有標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比10/5G發(fā)展需求多頻段、多接入模式、小的覆蓋半徑給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)新型通信技術(shù)和高頻段開發(fā)給半導(dǎo)體技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)海量設(shè)備帶來(lái)的能耗增加為綠色通信的要求帶來(lái)挑戰(zhàn)信道在高速移動(dòng)條件下的惡化和高頻段信道的開發(fā)為高傳輸速率技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)有限的頻譜資源一直以來(lái)制約著無(wú)線通信系統(tǒng)性能提升小區(qū)密集化以及移動(dòng)設(shè)備的增加導(dǎo)致的干擾制約網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)和傳輸速率增加70/595G發(fā)展需求多頻段、多接入模式、小的覆蓋半徑給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)挑71/59TDMAGSMNSSCDMATD-SCDMAWCDMACDMA-2000GPRSCoreNetworkOFDM、MIMOLTE-AWiMAXSAE5G4G3G2G？5G發(fā)展需求為了實(shí)現(xiàn)5G發(fā)展目標(biāo)，需要什么關(guān)鍵技術(shù)？5G通信性能的提升不是單靠一種技術(shù)，需要多種技術(shù)相互配合共同實(shí)現(xiàn)。71/5912/59TDMACDMAOFDM、MIMO5G4G3G2G72/59

5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)

5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱72/5913/595G關(guān)鍵傳輸技術(shù)5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵傳輸技術(shù)——總覽頻譜拓展技術(shù)頻效提升技術(shù)能效提升技術(shù)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)多址技術(shù)、用戶調(diào)度、資源分配、用戶/網(wǎng)絡(luò)協(xié)作超密異構(gòu)組網(wǎng)D2D、M2M大規(guī)模天線、FBMC、空間調(diào)制認(rèn)知無(wú)線電、毫米波、可見光綠色通信干擾管理增加覆蓋增加信道增加帶寬增加SINR73/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)——總覽頻譜拓展技術(shù)頻效提升技術(shù)能效提升技術(shù)覆蓋74/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（1）——認(rèn)知無(wú)線電2014年7月，國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)發(fā)布《450MHz-5GHz關(guān)注頻段頻譜資源評(píng)估報(bào)告》，給出了北京、成都和深圳等城市部分無(wú)線電頻譜占用統(tǒng)計(jì)數(shù)字。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，5GHz以下所關(guān)注頻段大部分的使用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10%，說(shuō)明5GHz以下頻段使用效率有大量的提升空間。為了提高頻譜利用率，未來(lái)5G需要采用認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)認(rèn)知無(wú)線電——提高已分配頻譜的利用效率74/5915/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（1）——認(rèn)知無(wú)線電2014年7月，國(guó)75/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)03GHz6GHz>60GHz2G/3G/4Gre-farmingWRC-15AI1.2candidatebandsbelow6GHzPotentialbandsabove6GHzfor2020’sWRC-15AI1.2(>6GHz)頻譜分配原則優(yōu)先保障移動(dòng)通信的頻譜資源技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)500MHz帶寬可用能與其他系統(tǒng)共存增加帶寬是增加容量和傳輸速率最直接的方法6GHz以下頻譜資源稀缺6GHz以上頻譜資源豐富75/5916/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)03GHz6GH76/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)可用頻帶寬，可提供幾十GHz帶寬波束集中，提高能效方向性好，受干擾影響小優(yōu)勢(shì)路徑損耗大，不適合遠(yuǎn)程通信受空氣和雨水等影響較大繞射能力差，NLOS受限如何實(shí)現(xiàn)隨機(jī)接入硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高（例如高速A/D和D/A的設(shè)計(jì)有很大挑戰(zhàn)）挑戰(zhàn)高頻段帶寬資源尚待開發(fā)60GHz頻段毫米波(mmWave,30~300GHz,1~10mm,廣義毫米波包含20~30GHz)10~400GHz頻段大氣衰減衛(wèi)星軍事毫米波通信——開發(fā)高頻段毫米波可用于室內(nèi)短距離通信，也可為5G移動(dòng)通信系統(tǒng)提供Backhaul鏈路76/5917/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)可用頻帶寬，可提77/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)毫米波通信技術(shù)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)10Gbps的傳輸速率據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)毫米波通信速率可快于光纖速率（fasterthanfiber）J.Wells,"Fasterthanfiber:Thefutureofmulti-G/swireless,"IEEEMicrowaveMagazine,vol.10,pp.104-112,2009.40GHz以上頻段分配的商用帶寬達(dá)幾十GHz。商用帶寬分配，40GHz以下比較窄要實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率，需要更高的載波頻譜10GHz以下頻段，僅能達(dá)到幾十Mbps10-40GHz頻段，僅能達(dá)到幾百M(fèi)bps60-80GHz頻段，可達(dá)1Gbps100GHz以上，可達(dá)10Gbps毫米波通信——開發(fā)高頻段77/5918/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)毫米波通信技術(shù)目78/59可見光通信（Visuallightcommunication:VLC）關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)可見光頻譜帶寬是無(wú)線電頻譜帶寬的萬(wàn)倍380nm780nm信號(hào)源為L(zhǎng)ED，成本低、功耗低可實(shí)現(xiàn)高速率傳輸(3.5GbpsperLED)不易穿透障礙物，干擾小可在照明的同時(shí)提供通信優(yōu)勢(shì)目前僅能實(shí)現(xiàn)單向通信，如何實(shí)現(xiàn)雙向通信可見光通信和射頻通信的無(wú)縫切換等挑戰(zhàn)可見光通信在5G中可用于室內(nèi)短距離通信、車聯(lián)網(wǎng)通信、水下通信等78/5919/59可見光通信（Visuallightcommun79/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)已有研究表明，光attocell的譜效比射頻Femtocell的譜效最高提升近3個(gè)數(shù)量級(jí)H.Haas,"High-speedwirelessnetworkingusingvisiblelight,"SPIENewsroom,2013.可見光通信可顯著改善室內(nèi)通信傳輸速率Attocell和Femtocell的單位面積頻譜效率(ASE)比值測(cè)試條件：3層辦公樓被7個(gè)LTE宏基站包圍，樓層間損耗FL=17dB，內(nèi)墻損耗為12dB，外墻損耗為20dB.紅色小點(diǎn)表示Attocell的可見光基站，綠色菱形表示Femtocell的射頻基站。可見光通信（VisualLightCommunication:VLC）79/5920/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（2）——頻譜拓展技術(shù)已有研究表明，光80/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)4G：3GPPLTE-A標(biāo)準(zhǔn)4G：3GPPLTE標(biāo)準(zhǔn)5G3G：WCDMAHSPA+標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模天線：基站使用大規(guī)模天線陣列（幾十甚至上百根天線）支持SISO，2×2MIMO，4×4MIMO。下行峰值速率100Mb/s。支持2×2MIMO，下行峰值速率42Mb/s最多支持8×8MIMO，下行峰值速率1Gb/s3G：WCDMAHSPA標(biāo)準(zhǔn)只能使用SISO，下行峰值速率7.2Mb/sMIMO技術(shù)的演進(jìn)80/5921/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)4G：3GPP關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)何為大規(guī)模天線：大量天線為相對(duì)少的用戶提供同傳服務(wù)系統(tǒng)容量10倍100倍能量效率發(fā)射能量*為基站天線數(shù)目大規(guī)模天線——有效提高譜效率系統(tǒng)容量和能量效率大幅度提升上行和下行發(fā)射能量都將減少用戶間信道正交，干擾和噪聲將被消除信道的統(tǒng)計(jì)特性趨于穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)信道狀態(tài)信息獲取（導(dǎo)頻污染問題）信道測(cè)量與建模（不同場(chǎng)景信道）發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)計(jì)（降低復(fù)雜度）天線單元及陣列設(shè)計(jì)（低能耗天線）挑戰(zhàn)大規(guī)模天線被公認(rèn)為5G關(guān)鍵技術(shù)之一81/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)何為大規(guī)模天線：大量天線關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：中心式天線系統(tǒng)適用于宏蜂窩小區(qū)，中心基站使用大規(guī)模天線微小區(qū)為大部分用戶提供服務(wù)，而大規(guī)模天線基站為微小區(qū)范圍外的用戶提供服務(wù)，同時(shí)對(duì)微小區(qū)進(jìn)行控制和調(diào)度（demo:NTTdocomo）82/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：中心83/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用場(chǎng)景：分布式天線系統(tǒng)多根天線分布在區(qū)域內(nèi)聯(lián)合處理(C-RAN)適用于高用戶密度或者室內(nèi)場(chǎng)景83/5924/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（3）——大規(guī)模天線技術(shù)大規(guī)模天線應(yīng)用84/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)OFDM傳輸波形技術(shù)OFDM是當(dāng)前Wi-Fi和LTE標(biāo)準(zhǔn)中的高速無(wú)線通信的主要傳信模式頻譜利用效率高（與傳統(tǒng)FDM相比，提高一倍）抗頻率選擇性衰落利用FFT/IFFT模塊，容易實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)載波頻偏導(dǎo)致碼間串?dāng)_和用戶間干擾循環(huán)前綴（CP）降低了頻效和能效毫米波頻段的實(shí)現(xiàn)（如超寬帶寬、高頻功放等）挑戰(zhàn)OFDM是未來(lái)5G的關(guān)鍵傳輸波形技術(shù)，其性能仍有提升空間ChannelOFDMmod.(IFFT)CPinsertionNoiseOFDMdemod.(FFT)CPremovalTransmitterReceiver84/5925/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)OFDM傳輸85/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)新型傳輸波形技術(shù)——濾波器組多載波（Filterbankmulticarrier：FBMC）ChannelOFDMmod.(IFFT)TxFilterBankNoiseOFDMdemod.(FFT)RxFilterBankTransmitterReceiver用濾波器組替代CP對(duì)載波頻偏不敏感提高了頻效和能效傳統(tǒng)OFDM功率譜FBMC功率譜除了FBMC外，還有多種波形改進(jìn)技術(shù)，如time-FrequencyPacking,sparsecodemultipleaccess,generalizedfrequencydivisionmultiplexing等各種改進(jìn)的傳輸波形技術(shù)為5G性能提升提供多樣選擇G.Wunder,P.Jung,M.Kasparick,T.Wild,F.Schaich,C.Yejian,etal.,"5GNOW:non-orthogonal,asynchronouswaveformsforfuturemobileapplications,"IEEECommunicationsMagazine,vol.52,pp.97-105,2014.V.Vakilian,T.Wild,F.Schaich,S.tenBrink,andJ.F.Frigon,"Universal-filteredmulti-carriertechniqueforwirelesssystemsbeyondLTE,"inproc.IEEEGlobecomWorkshops,2013,pp.223-228.85/5926/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（4）——新型傳輸波形技術(shù)新型傳輸波形86/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G3G4G可規(guī)避用戶間干擾系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)容易優(yōu)勢(shì)根據(jù)信息論，正交多址系統(tǒng)可達(dá)容量次優(yōu)挑戰(zhàn)正交多址接入技術(shù)已有通信標(biāo)準(zhǔn)都采用正交接入技術(shù)86/5927/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G387/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G3G4G正交多址接入技術(shù)已有通信標(biāo)準(zhǔn)都采用正交接入技術(shù)SNR1=20dB（強(qiáng)用戶）,SNR2=0dB（弱用戶）正交接入方案一般來(lái)說(shuō)是次優(yōu)的，僅在C點(diǎn)達(dá)到和容量最大，但是在該點(diǎn)，用戶2(弱用戶)獲得的速率很小，因此對(duì)弱用戶而言不公平。

最優(yōu)容量區(qū)域正交方案可達(dá)速率區(qū)域利用正交多址無(wú)法保證容量最優(yōu)和用戶公平87/5928/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)1G2G388/59復(fù)雜度（Complexity）容量（Capacity）關(guān)鍵傳輸技術(shù)（5）——非正交多址接入技術(shù)非正交多址接入(Non-orthogonalMultipleAccess:NOMA)兩個(gè)用戶同時(shí)占用所有可用帶寬弱用戶先解碼強(qiáng)干擾，消除干擾的影響，再解碼自己的消息?？蓪?shí)現(xiàn)最優(yōu)容量，并改善弱用戶可達(dá)速率NOMA88/5929/59復(fù)雜度（Complexity）容量（Capacit89/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)1G2G3G4G5G模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制編碼調(diào)制技術(shù)的演進(jìn)QPSK,16QAMQPSK,16QAM,64QAM？BCH碼卷積碼Turbo碼？調(diào)制方式的演進(jìn)編碼方式的演進(jìn)增強(qiáng)的自適應(yīng)編碼調(diào)制設(shè)計(jì)89/5930/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)1G2G390/59Channels2s1s1s10/101AntennaEstimationSymbolDetectionDataBitsDataBits空間調(diào)制系統(tǒng)4發(fā)射天線QPSK空間調(diào)制星座圖關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)空間調(diào)制（SpatialModulation:SM）以天線的物理位置來(lái)攜帶部分發(fā)送信息比特，將傳統(tǒng)二維映射擴(kuò)至三維映射，提高頻譜效率。每時(shí)隙只有一根發(fā)射天線處于工作狀態(tài)，避免了信道間干擾與天線同步發(fā)射問題，且系統(tǒng)僅需一條射頻鏈路，有效地降低了成本。90/5931/59Channels2s1s1s10/101Anten91/59根據(jù)信息論，非高斯干擾可實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率關(guān)鍵傳輸技術(shù)（6）——先進(jìn)編碼與調(diào)制技術(shù)頻率正交幅度調(diào)制（Frequency

Quadrature-amplitudeModulation:FQAM）將頻移鍵控（FSK）與正交幅度調(diào)制（QAM）相結(jié)合，提高頻譜效率。用于多小區(qū)下行鏈路中，能夠提高小區(qū)邊緣用戶的通信質(zhì)量。91/5932/59根據(jù)信息論，非高斯干擾可實(shí)現(xiàn)更高傳輸速率關(guān)鍵傳輸技92/59[1]國(guó)家電網(wǎng)公司“兩會(huì)”工作報(bào)告摘要，2010年[2]全力構(gòu)建綠色網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)通信研究院，2010年11月[3]StudyonEnergyEfficientRadioAccessNetwork(EERAN)Technologies,TUDresdenandVodafone,2009[4]NewGenerationNodeB,華為,20102009年，三大運(yùn)營(yíng)商的能耗總量折合為440.7萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中80%以上是電力消耗，達(dá)到290億度，相當(dāng)于2個(gè)大亞灣核電站的年發(fā)電量。關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)92/5933/59[1]國(guó)家電網(wǎng)公司“兩會(huì)”工作報(bào)告摘要，201093/59HowtoapproachGREENwhilecarrying1000Xtraffic?關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)93/5934/59HowtoapproachGREENwhi94/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)資源域用戶域業(yè)務(wù)域碼域（CDMA）能量域（POWER）時(shí)域（TDMA）頻域（OFDM）空域（MIMO）語(yǔ)音（VOIP）非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

（FTP）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（WEB）多媒體（MMS）組播/廣播（VOIP）應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層物理層多域協(xié)同無(wú)線資源管理94/5935/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)資源域用戶域業(yè)務(wù)95/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)網(wǎng)絡(luò)資源與動(dòng)態(tài)用戶行為和業(yè)務(wù)需求自適應(yīng)匹配Tango:Traffic-awarenetwork

planning&greenoperation

-自適應(yīng)于業(yè)務(wù)分布（時(shí)間和空間的非均勻分布）

-自適應(yīng)于業(yè)務(wù)特征（單播，多播，廣播）

-自適應(yīng)于服務(wù)質(zhì)量需求(QoS)（實(shí)時(shí)，非實(shí)時(shí)）滿足用戶QoS,

提高能效Z.Niu,“TANGO:Traffic-AwareNetworkPlanningandGreenOperation”,IEEEWirelessCommun.,vol.18,pp.25-29,Oct.2011.95/5936/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)網(wǎng)絡(luò)資源與動(dòng)態(tài)用96/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)跨層優(yōu)化—資源調(diào)度高效利用有限資源

跨層資源聯(lián)合調(diào)度鏈路層應(yīng)用層傳輸層物理層網(wǎng)絡(luò)層智能MAC實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)擁塞控制感知路由CSIQSI跨網(wǎng)優(yōu)化—協(xié)作通信

減少競(jìng)爭(zhēng)、增加合作跨網(wǎng)資源聯(lián)合優(yōu)化配置CHORUS:Collaborative

&HarmonizedOpenRadioUbiquitousSystem提升用戶體驗(yàn)，降低能量消耗CHORUSS.Zhou,Z.Niu,P.Yang,andS.Tanabe,"CHORUS:aframeworkforscalablecollaborationinheterogeneousnetworkswithcognitivesynergy,"IEEEWirelessCommunications,vol.20,pp.133-139,2013.96/5937/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（7）——能效提升技術(shù)跨層優(yōu)化—資源調(diào)97/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)密集組網(wǎng)（UDN）、異構(gòu)結(jié)構(gòu)（HetNets）、中心式云后臺(tái)（Cloud）是5G網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的共識(shí)。密集異構(gòu)中心式云后臺(tái)使無(wú)線通信回歸到“最后一公里”拉近用戶與天線的距離，提高速率增強(qiáng)服務(wù)覆蓋面積大量不同級(jí)小區(qū)重疊（Macro、Micro、Pico、Femto）不同制式的網(wǎng)絡(luò)重疊（Cellular、Wi-Fi、D2D、CR、M2M）RemoteRadioHead（RRH）與基帶處理單元分離SDN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)協(xié)議接口基帶信號(hào)資源的集中化管理與調(diào)度97/5938/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)密集組網(wǎng)（U98/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)

應(yīng)用場(chǎng)景：DHS(Dense+Heterogeneous+Seperated)

C.-X.Wang,F.Haider,X.Gao,X.-H.You,Y.Yang,D.Yuan,H.Aggoune,H.Haas,S.Fletcher,andE.Hepsaydir,“Cellulararchitectureandkeytechnologiesfor5Gwirelesscommunicationnetworks,”IEEECommun.Mag.,vol.52,no.2,Feb.2014室內(nèi)室外分離室內(nèi)利用短距離傳輸技術(shù)，可顯著減少信號(hào)衰落，提升傳輸速率毫米波和可見光可被墻壁阻擋，顯著降低小區(qū)間干擾室內(nèi)設(shè)備不會(huì)對(duì)室外設(shè)備造成干擾截至2014年12月11日，被引用32次(谷歌學(xué)術(shù))98/5939/59關(guān)鍵傳輸技術(shù)（8）——網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)

應(yīng)用場(chǎng)景：99/59

5G關(guān)鍵傳輸技術(shù)

5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G發(fā)展需求與挑戰(zhàn)相關(guān)研究基礎(chǔ)提綱99/5940/595G關(guān)鍵傳輸技術(shù)5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多接入技術(shù)并存超密小區(qū)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)智能彈性資源管理5G網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)成本有效性網(wǎng)絡(luò)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思路變革100/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多接入技術(shù)超密小區(qū)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)智能彈性資源101/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NetworkManagementOSNetworkDeviceDriver一體式（All-in-one）基站結(jié)構(gòu)（2G-3G）特點(diǎn)：功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜數(shù)據(jù)與控制高度耦合問題：基站建設(shè)與維護(hù)成本高基站之間協(xié)作受限難以滿足多樣的需求101/5942/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NetworkOSNetworkDr102/59RadioNetworkControllerOS新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NetworkManagementOSNetworkDeviceDriver4G數(shù)據(jù)/控制平面分離控制中心化NetworkManagementOSNetworkDeviceDriverNetworkManagementOSNetworkDeviceDriverCloud5G虛擬化IaaS大數(shù)據(jù)2G/3G一體式基站傳統(tǒng)互聯(lián)102/5943/59RadioNetworkControllerO103/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)C-RAN云架構(gòu)RRU替代物理基站光纖互聯(lián)中心式處理高性能多點(diǎn)協(xié)作接入實(shí)時(shí)信息處理低成本低建設(shè)成本低維護(hù)成本RRURRUFiberRRUCloudC-RAN無(wú)線接入網(wǎng)綠色演進(jìn)白皮書(v2.5)，2011103/5944/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)C-RANRRURRUFiberRRU104/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2010年由中國(guó)移動(dòng)首次提出已在中國(guó)珠海、吉林、長(zhǎng)沙、青島等地試點(diǎn)安捷倫IntelIBM中興華為NGMNIEEEGlobeComIEEEICCIEEEWCNCCHINACOM104/5945/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2010年由中國(guó)移動(dòng)首次提出安捷倫IB105/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)REPE5GDevice4GDeviceWi-FiDevice資源開放協(xié)議（REP）開放式設(shè)備接口協(xié)議資源描述協(xié)議資源租賃協(xié)議設(shè)備動(dòng)態(tài)租用利用設(shè)備空閑資源避免重復(fù)建設(shè)前向兼容，平滑過渡現(xiàn)有應(yīng)用保持不變現(xiàn)有設(shè)備保持不變?nèi)W(wǎng)優(yōu)化基礎(chǔ)全頻段調(diào)度負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化105/5946/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)REPE5G4GWi-Fi資源開放協(xié)議106/59新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)4GvBSManagementAPPRLCMACPHY5GvBSManagementAPPRLCMACPHYWi-FivBSManagementAPPRLCMACPHY5GvBSManagementAPPRLCMACPHYVir