《5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展研究（論文）》

緒論1.1研究背景與意義5G的標(biāo)準(zhǔn)化工作如火如荼，應(yīng)于2020年正式上市。5G網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志性技術(shù)指標(biāo)是為用戶提供Gbps的體驗(yàn)速率，可以達(dá)到4G最大傳輸速率的10倍，最終達(dá)到端到端延遲可以減少到0.1秒。此外，用戶需求和5G應(yīng)用場(chǎng)景也將更加多樣化。5G與智能家居，物聯(lián)網(wǎng)和AI技術(shù)的結(jié)合是主要研究業(yè)務(wù)的中心。隨著信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求逐漸增加。為了滿足公眾的實(shí)際需求，在原始移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了該團(tuán)隊(duì)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。與4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的傳播速度大大提高。同時(shí)，通過(guò)提高頻譜利用率，可以進(jìn)一步提高信息資源的利用率，信息空間通信的優(yōu)勢(shì)更加明顯。為此，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有效應(yīng)用可以進(jìn)一步提高信息發(fā)布的速度，滿足現(xiàn)代人的在線需求，并進(jìn)一步提高信號(hào)覆蓋率以確保穩(wěn)定性。移動(dòng)信號(hào)。5G移動(dòng)通信作為新時(shí)代網(wǎng)絡(luò)通信的研究對(duì)象，以4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，繼續(xù)致力于無(wú)線信號(hào)覆蓋的研究工作，致力于信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，并結(jié)合智能技術(shù)的應(yīng)用，具有可變性，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)更加智能?？偠灾ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展導(dǎo)致了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的出現(xiàn)?，F(xiàn)代人對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，必須保證移動(dòng)信號(hào)的穩(wěn)定性和信息傳輸?shù)乃俣取榇耍?G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的搜索速度正在加快。在新的傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)建了更加實(shí)用的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以促進(jìn)移動(dòng)通信的發(fā)展，使其變得更加智能，并開創(chuàng)了更加現(xiàn)實(shí)的移動(dòng)通信時(shí)代。1.25G的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀5G系統(tǒng)是面向2020年后移動(dòng)通信發(fā)展需求而出現(xiàn)的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，根據(jù)《IMT-2020(5G)推進(jìn)組-5G愿景與需求白皮書-V1.0》要求：效率，能源效率和其他方面應(yīng)大大提高。更具體地說(shuō)，盈利能力和能源效率必須比以前的通信系統(tǒng)高一百倍以上，頻譜效率也必須提高5到15倍。在3G和4G階段，使用的頻帶主要集中在3GHz以下。即使在后4G時(shí)代，也僅提出了3-6GHz候選頻帶。5G系統(tǒng)是從4G系統(tǒng)的發(fā)展演變而來(lái)的。在保持原始4G頻段的基礎(chǔ)上，還將考慮6GHz以上的頻段，就像未許可的毫米波頻段一樣。由于5G的未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?，將帶?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。為了占領(lǐng)市場(chǎng)，世界上許多國(guó)家都加入了5G技術(shù)的發(fā)展行列，中美兩國(guó)在5G技術(shù)的研發(fā)方面投入了大量資金。2013年5月，韓國(guó)三星電子有限公司宣布已成功開發(fā)5G核心技術(shù)，以支持波段中高達(dá)1Gbps的數(shù)據(jù)速率。毫米的28GHz，最大傳輸距離可以達(dá)到2公里。2014年7月，瑞典愛立信宣布在5G技術(shù)無(wú)線通信測(cè)試中，峰值數(shù)據(jù)傳輸速率已達(dá)到5Gbit/s，是最高4G系統(tǒng)傳輸速率的50倍。但是，這僅僅是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的結(jié)果，在正式的商業(yè)部署階段，5G系統(tǒng)的傳輸速率將大大下降。2016年8月，諾基亞芬蘭公司和貝爾實(shí)驗(yàn)室在加拿大完成了5G信號(hào)測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，諾基亞使用了73GHz的毫米波頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到了現(xiàn)有4G系統(tǒng)的6倍。2016年12月，英特爾與美國(guó)運(yùn)營(yíng)商AT＆T在德克薩斯州奧斯汀市共同啟動(dòng)了第一批5G商業(yè)客戶試用。并且，英特爾宣布已開發(fā)出一種可以支持39GHz毫米波段的集成電路。2018年11月，F(xiàn)CC在美國(guó)舉行的第一批28GHz毫米波拍賣會(huì)超過(guò)3600萬(wàn)美元。預(yù)計(jì)28GHz頻段將成為美國(guó)5G部署的重要頻段之一。美國(guó)的兩個(gè)主要運(yùn)營(yíng)商AT＆T和Verizon已經(jīng)在毫米波頻段上啟動(dòng)了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。該頻段可以為運(yùn)營(yíng)商提供大量頻譜資源，從而使他們能夠?yàn)橛脩籼峁┣д谉o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。中國(guó)已成為5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的世界領(lǐng)導(dǎo)者。大唐集團(tuán)于2011年開始5G技術(shù)研究，并于2013年提出了5G關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)已被納入國(guó)際電信聯(lián)盟的愿景和5G框架提案中。此外，中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的兩家主要運(yùn)營(yíng)商也在積極推動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)的配置。例如，在2015年7月的GTI世界峰會(huì)上，中國(guó)移動(dòng)發(fā)布了《中國(guó)移動(dòng)愿景2020+白皮書》；2015年9月，中國(guó)聯(lián)通發(fā)布了新一代CUBE-Net2.0網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在此架構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)的NFVIoT專用網(wǎng)成為5G核心網(wǎng)的重要組成部分。2016年，中興通訊成功在FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模MIMO技術(shù)的應(yīng)用，并成為業(yè)內(nèi)首家大規(guī)模推出MIMOFDD-LTE解決方案的通信設(shè)備制造商。其5G空中接口標(biāo)準(zhǔn)分別定義了uRLLC，mMTC和eMBB的三個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景，以實(shí)現(xiàn)超高可靠性，低延遲，機(jī)器通信和更高的帶寬。華為從2009年開始研究5G技術(shù)，并在頭10年內(nèi)投入了數(shù)十億美元。在之前的第187次3GPPRAN會(huì)議上，有關(guān)5G短碼解決方案的討論，華為推薦的PolarCode解決方案被一致認(rèn)為是對(duì)5G控制信道的靈活規(guī)劃場(chǎng)景進(jìn)行編碼的最終解決方案。華為將5G技術(shù)與無(wú)人駕駛，物聯(lián)網(wǎng)，AR技術(shù)和VR技術(shù)相結(jié)合，以改善5G技術(shù)的服務(wù)范圍。2018年9月5日，中國(guó)聯(lián)通發(fā)布了“5G+視頻”促銷計(jì)劃，該計(jì)劃將在5G產(chǎn)業(yè)鏈中開放更多的舞臺(tái)應(yīng)用。中國(guó)電信還與中興通訊公司合作，完成了在新的雄安區(qū)和蘇州的5G電信網(wǎng)絡(luò)測(cè)試階段的測(cè)試。上海將在2020年底之前領(lǐng)導(dǎo)5G廣告開發(fā)，并有望達(dá)到10,000個(gè)5G基站的部署規(guī)模。1.3研究?jī)?nèi)容本文主要總結(jié)了新的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其未來(lái)發(fā)展計(jì)劃，并總結(jié)了與5G相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。例如，為了響應(yīng)大規(guī)模計(jì)算技術(shù)和移動(dòng)邊緣對(duì)實(shí)時(shí)計(jì)算的未來(lái)需求以提高接入網(wǎng)的計(jì)算能力，大規(guī)模MIMO技術(shù)通過(guò)部署大規(guī)模和FD天線來(lái)獲得系統(tǒng)容量的增長(zhǎng)可以顯著提高技術(shù)系統(tǒng)的頻率利用率的陣列。通過(guò)概述移動(dòng)通信中使用的當(dāng)前技術(shù)，然后判斷移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。25G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究根據(jù)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，5G將于2020年后正式發(fā)布。其基本目標(biāo)是應(yīng)對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，滿足人們對(duì)諸如互聯(lián)網(wǎng)等諸多因素的需求。通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和速度，并為用戶提供更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。當(dāng)前，對(duì)5G技術(shù)的研究正處于其快速發(fā)展的關(guān)鍵階段。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)容量的改善將通過(guò)升級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，改善頻帶的使用以及開發(fā)和使用頻帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。未知的頻率。一系列新的基本移動(dòng)通信技術(shù)可以滿足其發(fā)展需求。本章結(jié)合了5G移動(dòng)通信的最新發(fā)展趨勢(shì)，首先介紹了新的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和演進(jìn)計(jì)劃，然后簡(jiǎn)要介紹并描述了在5G中具有發(fā)展前景和重要支持作用的關(guān)鍵技術(shù)，并討論了這些技術(shù)。發(fā)展現(xiàn)狀及遇到的一些問題。2.15G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)根據(jù)歐盟METIS項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的5G發(fā)展計(jì)劃，5G應(yīng)該在2020年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。移動(dòng)通信的發(fā)展主要集中在第五代之前的個(gè)人通信上，并逐漸從第五代擴(kuò)展到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社交城市。5G的三種主要應(yīng)用場(chǎng)景是改進(jìn)的移動(dòng)寬帶（eMBB），高可靠性和低延遲通信（uRLLC）以及大型機(jī)器通信（mMTC）的開發(fā)類型。2.1.15G相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來(lái)越高，因此5G面臨的關(guān)鍵問題將是如何實(shí)現(xiàn)顯著的速度提升。根據(jù)香農(nóng)定理的基本原理，整個(gè)通信系統(tǒng)的容量與用戶的帶寬以及通信鏈路的SINR相關(guān)聯(lián)。從近年來(lái)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，由于物理層技術(shù)的改進(jìn)，移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量已經(jīng)提高了近5倍，而更多的改進(jìn)是由于小區(qū)劃分即，細(xì)胞的致密化近來(lái)已提高了1600倍。小區(qū)之間可以復(fù)用的頻率越來(lái)越小，因此頻段的復(fù)用率也相應(yīng)提高，整個(gè)系統(tǒng)的容量將得到提高。但是，細(xì)胞致密化也會(huì)帶來(lái)一些問題：例如，隨著細(xì)胞表面積的減少，微細(xì)胞之間的干擾會(huì)增加，總功率會(huì)相應(yīng)增加，運(yùn)行成本也會(huì)增加。因此，5G必須使用異構(gòu)的分層網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。在這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，微基站的功率相對(duì)較低，并且它還支持需要大帶寬的應(yīng)用。但是，實(shí)際架構(gòu)也面臨某些挑戰(zhàn)。例如，微基站的功率相對(duì)較小并且半徑相對(duì)較小。因此，當(dāng)用戶高速旅行時(shí)，他們不得不在短時(shí)間內(nèi)跳過(guò)許多基站并且經(jīng)常更換，這影響了用戶體驗(yàn)。另外，微小區(qū)的分布過(guò)于密集，相鄰小區(qū)之間的干擾過(guò)大，協(xié)調(diào)能力高。未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)將使用新型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，例如軟件定義的網(wǎng)絡(luò)?；舅枷胧浅橄罂刂破矫?，即將控制平面與數(shù)據(jù)平面分離。所謂的控制平面是信令。對(duì)于在小區(qū)之間高速旅行的用戶，僅應(yīng)切換用戶數(shù)據(jù)鏈路，而無(wú)需切換信令鏈路。另外，微電池的數(shù)量正在增加，并且不能由電池獨(dú)立地管理，并且小的分組是必要的，因此非晶電池將在未來(lái)出現(xiàn)。其中，用戶的上，下信號(hào)和數(shù)據(jù)不必在同一小區(qū)中發(fā)送，并且獨(dú)立于用戶信號(hào)和數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)移動(dòng)通信在同一小區(qū)中。在5G中，信令和用戶數(shù)據(jù)傳輸路徑可以不同，上游和下游數(shù)據(jù)傳輸路徑也可以不同，從而可以在數(shù)據(jù)傳輸中獲得更大的靈活性，并且可以將控制平面和數(shù)據(jù)平面分開獲得。信令傳輸和用戶數(shù)據(jù)傳輸使用不同的網(wǎng)絡(luò)，并且上行鏈路和下行鏈路傳輸鏈路也彼此分開。也將基于關(guān)于信道狀態(tài)的特定信息來(lái)確定不同傳輸鏈路的選擇，以獲得最佳傳輸信噪比。。其中，整個(gè)系統(tǒng)的判斷和協(xié)調(diào)消耗了大量的IT資源，要求移動(dòng)通信的接入層具有一定的云計(jì)算能力，并負(fù)責(zé)多個(gè)微站的協(xié)調(diào)?；卦谠L問端。例如，傳輸云實(shí)現(xiàn)各種代碼轉(zhuǎn)換，控制云實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制平面上的資源分配。目前，云計(jì)算技術(shù)具有極大的發(fā)展熱情。在5G中，我們希望使用云計(jì)算進(jìn)行密集控制。我們今天面臨的問題是，某些寬帶寬帶服務(wù)需要訪問云資源并占用長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)的資源，訪問云資源會(huì)造成一定的延遲，這不適用于虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等。。諸如遠(yuǎn)程醫(yī)療之類的行業(yè)對(duì)延遲特別敏感，因此沒有系統(tǒng)適合訪問公共云資源。針對(duì)此問題，思科全球研發(fā)中心總裁FlavioBonomi于2011年首次提出了霧計(jì)算的概念。與云計(jì)算的概念一樣，計(jì)算機(jī)霧的概念也非?；钴S。與云相比，霧實(shí)際上是更接近地面的云，因此計(jì)算機(jī)霧是云計(jì)算和終端計(jì)算之間的中間狀態(tài)。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)迷霧正在削弱移動(dòng)通信系統(tǒng)中的某些云計(jì)算功能。5G的出現(xiàn)進(jìn)一步削弱了稱為MEC技術(shù)的這些功能。將來(lái)，將密集部署5G中小型基站。這些設(shè)備必須連接到中央計(jì)算機(jī)室才能訪問中央網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)踐，鏈路的這一部分由稱為回程光纖的光纖構(gòu)成。密集部署的微蜂窩將導(dǎo)致光纖的密集鋪設(shè)，并且其構(gòu)造和維護(hù)成本將非常高。因此，為了實(shí)現(xiàn)5G小區(qū)之間靈活，密集的部署，通信網(wǎng)絡(luò)必須支持鏈路和無(wú)線中繼鏈路，以擺脫對(duì)有線傳輸網(wǎng)絡(luò)的過(guò)度依賴，同時(shí)降低由光纖連接引起的昂貴成本。考慮到當(dāng)前頻段資源的短缺，毫米波連接將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。當(dāng)前，用于移動(dòng)通信的微波頻帶僅具有600MHz的帶寬，而5G移動(dòng)通信需要接近1GHz的帶寬。因此，必須利用新的頻帶資源來(lái)滿足未來(lái)10年移動(dòng)Internet流量增長(zhǎng)1000倍的發(fā)展需求。使用毫米波的潛在頻帶（30?300GHz）可以為移動(dòng)通信系統(tǒng)提供更高的系統(tǒng)容量。因此，毫米波回程將在5G通信系統(tǒng)中擁有巨大的發(fā)展空間。通常，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是超密集的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，它集成了超高效的無(wú)線傳輸技術(shù)和高密度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其中，基于大規(guī)模MIMO的先進(jìn)空中接口和無(wú)線傳輸技術(shù)將可能使基于4G的系統(tǒng)帶寬增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸是大型通道的建模和估計(jì)以及復(fù)雜性的控制。FD技術(shù)將通過(guò)在不同數(shù)據(jù)鏈路之間共享時(shí)頻資源塊來(lái)顯著提高頻譜效率。超密集網(wǎng)絡(luò)（UDN）吸引了學(xué)術(shù)界的關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)和干擾控制將成為提高UDN網(wǎng)絡(luò)容量的核心。2.1.25GNR架構(gòu)演進(jìn)5GNR體系結(jié)構(gòu)的演變分為兩個(gè)階段：獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)（SA）和非獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)（NSA）圖2.1中說(shuō)明了兩種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的比較。其中，非獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)主要用于5GeMBB場(chǎng)景。它的優(yōu)勢(shì)在于它可以依靠原始4G核心網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)施，并且僅需部署5G接入網(wǎng)絡(luò)即可提高無(wú)線接口的傳輸能力。缺點(diǎn)是它需要復(fù)雜的適應(yīng)性和與標(biāo)準(zhǔn)4G核心網(wǎng)絡(luò)接口的互操作性，因此它適合5G部署開始時(shí)某些運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G的最初要求。圖2.15GNSA和SA標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比5GNSA標(biāo)準(zhǔn)的正式版本在2017年12月18日舉行的第78屆3GPPRAN全體會(huì)議上發(fā)布。如表2.1所示，從2017年底到2018年第三季度，隨著5G標(biāo)準(zhǔn)的不斷落地，5G部門應(yīng)從密集的事件催化中受益，并引領(lǐng)行業(yè)主題的不斷發(fā)酵。不同運(yùn)營(yíng)商選擇NSA和SA兩種標(biāo)準(zhǔn)的方法主要受以下三個(gè)因素影響：1）LTE實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。NSA的初始投資少于SA。2）對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的需求。如果將5G定位為萬(wàn)物互聯(lián)的載體，則必須考慮SA標(biāo)準(zhǔn)以重建網(wǎng)絡(luò)。3）5G頻譜的分配。如果將5G分配給更高的頻率，則覆蓋的總成本太高，并且NSA可能具有優(yōu)先權(quán)，那么網(wǎng)絡(luò)將逐步升級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)的NSA凍結(jié)將主要為在日本和韓國(guó)建立5G接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)提供工業(yè)基礎(chǔ)。NSA5G標(biāo)準(zhǔn)將用于韓國(guó)平昌2018年冬季奧運(yùn)會(huì)和日本東京2020年冬季奧運(yùn)會(huì)的核心區(qū)域。另外，從目前的角度來(lái)看，NSA標(biāo)準(zhǔn)將主要用于北美，日本和韓國(guó)，而中國(guó)將更傾向于實(shí)施SA標(biāo)準(zhǔn)。表2.15G重要事件時(shí)間點(diǎn)時(shí)間事件關(guān)鍵點(diǎn)2017-123GPPRAN第78次全會(huì)，確定SGNSA標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)2017-12SG研發(fā)試驗(yàn)第三階段測(cè)試開始測(cè)試2018-02韓國(guó)平昌冬奧會(huì)，首次提供SG商用服務(wù)韓國(guó)商用2018-03NSA標(biāo)準(zhǔn)正式凍結(jié)標(biāo)準(zhǔn)2018-06SA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)2018-09SA標(biāo)準(zhǔn)正式凍結(jié)，中國(guó)推出商用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于NSA標(biāo)準(zhǔn)，有三種主要技術(shù)途徑，即Option3/3a，Option7/7a和Option4/4a，如圖2.2所示。這三種不同的技術(shù)路徑的特征如下：1）Option3/3a：優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需添加5G核心網(wǎng)絡(luò)，并且可以在現(xiàn)有4GLTE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)上快速部署5G網(wǎng)絡(luò)。不利之處在于，所有5G信令都使用4G信道，存在4G核心網(wǎng)信令過(guò)載的風(fēng)險(xiǎn)。因此，技術(shù)解決方案主要針對(duì)5G的初始覆蓋，主要針對(duì)eMBB場(chǎng)景。2）Option7/7a：為解決Option3/3a核心網(wǎng)的信令過(guò)載問題，使用5G核心網(wǎng)代替4G核心網(wǎng)，主要目的是解決5G容量需求，也主要針對(duì)eMBB場(chǎng)景。3）選項(xiàng)4/4a：與前兩個(gè)解決方案相比，此解決方案為萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代全面實(shí)現(xiàn)了多樣化的5G服務(wù)，適用于eMBB，uRLLC和mMTC應(yīng)用場(chǎng)景。由于這三種技術(shù)解決方案的特性不同，在實(shí)施5GNSA標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，它可以按照Option3/3a，Option7/7a和Option4/4a的順序發(fā)展。圖2.25GNSA的演進(jìn)當(dāng)前，在NSA分類中，選項(xiàng)3被認(rèn)為是最理想的選擇，而選項(xiàng)7也是替代選擇。在選項(xiàng)3中，保留4GEPC核心網(wǎng)絡(luò)和4G接入網(wǎng)絡(luò)，并且優(yōu)選地部署5G接入網(wǎng)絡(luò)，然后部署5G核心網(wǎng)絡(luò)。選項(xiàng)7中僅保留4G接入網(wǎng)，并且5G接入網(wǎng)和5G核心網(wǎng)將同時(shí)部署。另外，不同的運(yùn)營(yíng)商可以選擇不同的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)順序。2.2移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)近年來(lái)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality，AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，這催生了許多AR和VR產(chǎn)品。人們對(duì)這些產(chǎn)品的熱情也導(dǎo)致了一定程度的移動(dòng)性數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長(zhǎng)。這樣的應(yīng)用具有極高的帶寬和延遲要求，這對(duì)于傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)是很難滿足的。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商還試圖通過(guò)密集部署微蜂窩來(lái)增加系統(tǒng)容量，以滿足這些服務(wù)的數(shù)據(jù)速率要求。但是為了從根本上解決問題，我們需要重組基本的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以滿足用戶對(duì)高速和低延遲的需求。在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，服務(wù)資源以非常集中的方式部署在為大量用戶服務(wù)的數(shù)據(jù)中心中。大量用戶必須請(qǐng)求同一數(shù)據(jù)服務(wù)中心來(lái)獲取服務(wù)數(shù)據(jù)和IT資源，這迫使用戶請(qǐng)求服務(wù)資源。延遲時(shí)間較長(zhǎng)的主要原因。MEC技術(shù)是一種很有前途的解決方案，它提供了分布式計(jì)算環(huán)境，可以在用戶附近部署計(jì)算和服務(wù)資源，從而減少響應(yīng)時(shí)間并有效減少延遲。2.2.1MEC在5G中的應(yīng)用場(chǎng)景CEM的概念最初是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)于2014年提出的，其基本結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。通過(guò)減少外圍網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（例如基站和無(wú)線接入點(diǎn)）的IT任務(wù)，MEC系統(tǒng)滿足了擴(kuò)展終端計(jì)算能力的需求，同時(shí)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)云計(jì)算的不足。以下將從多個(gè)不同角度分析MEC對(duì)5G發(fā)展的推動(dòng)力，包括MEC涉及的關(guān)鍵技術(shù)，例如用戶和服務(wù)感知以及跨層優(yōu)化。首先是企業(yè)和用戶的看法。傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是“愚蠢的通道”。定價(jià)和業(yè)務(wù)模型相對(duì)簡(jiǎn)單，缺乏感知和控制業(yè)務(wù)和用戶的能力。響應(yīng)于此問題，內(nèi)容知識(shí)是5G通信網(wǎng)絡(luò)智能發(fā)展趨勢(shì)的重要特征。得益于對(duì)內(nèi)容的了解和對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的分析，可以改善數(shù)據(jù)粘附性，商業(yè)粘性以及通信網(wǎng)絡(luò)用戶的粘附性。MEC的關(guān)鍵技術(shù)之一是對(duì)公司和用戶的感知。通過(guò)降低諸如基站之類的外圍設(shè)備的計(jì)算能力，可以容易地識(shí)別數(shù)據(jù)流量和用戶的內(nèi)容，以便基于商業(yè)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)合理地分配系統(tǒng)資源。用戶。提高通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。您還可以根據(jù)用戶信息為用戶提供差異化服務(wù)，從而為他們提供更好的服務(wù)體驗(yàn)。圖2.3MEC系統(tǒng)基本架構(gòu)當(dāng)前，一些運(yùn)營(yíng)商正在嘗試依靠由深度數(shù)據(jù)包分析（DeepPacketInspection，DPI）和其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基本的基于數(shù)據(jù)包的內(nèi)容知識(shí)技術(shù)。與此相比，MEC的無(wú)線端的數(shù)據(jù)感知更加本地化和分布，服務(wù)資源更接近最終用戶，因此延遲更低，并且更針對(duì)服務(wù)和用戶。本地。但是，與IT資源和核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相比，MEC服務(wù)器的計(jì)算能力受到更大的限制，并且承受運(yùn)行數(shù)據(jù)包分析算法（例如DPI）的開銷的能力也受到限制。在分析某些數(shù)字時(shí)，這還包括某些挑戰(zhàn)。因此，基于MEC的內(nèi)容感知技術(shù)也有很大的改進(jìn)空間。同時(shí)，MEC對(duì)服務(wù)和用戶的感知也將隨著5G智能化的趨勢(shì)鼓勵(lì)傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的笨拙管道的發(fā)展。然后是各層之間的優(yōu)化。所謂跨層優(yōu)化是指對(duì)通信系統(tǒng)不同層（例如物理層和網(wǎng)絡(luò)層）之間的無(wú)線資源進(jìn)行整體管理和規(guī)劃，以提高網(wǎng)絡(luò)性能。關(guān)于跨層優(yōu)化的研究也很多，但是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用并不多，因?yàn)椴煌?jí)別的通信系統(tǒng)之間的協(xié)作存在一定的挑戰(zhàn)。MEC為此提供了一個(gè)很好的解決方案。MEC內(nèi)容的知識(shí)可以從應(yīng)用程序?qū)荧@得服務(wù)數(shù)據(jù)，并將其同時(shí)部署在無(wú)線側(cè)。易于獲得有關(guān)物理層的信道狀態(tài)的信息。在各層之間進(jìn)行優(yōu)化?？鐚觾?yōu)化是優(yōu)化資源分配和提高資源使用率的有效方法。MEC層間優(yōu)化研究主要集中在視頻優(yōu)化，TCP優(yōu)化和其他領(lǐng)域。視頻優(yōu)化的特定實(shí)現(xiàn)是通過(guò)無(wú)線端的MEC服務(wù)器估計(jì)無(wú)線信道狀態(tài)信息，然后選擇適當(dāng)?shù)囊曨l分辨率來(lái)指導(dǎo)比特率，這可以顯著減少干擾。和視頻延遲，并改善用戶體驗(yàn)。TCP優(yōu)化在于解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中常用的擁塞控制算法的限制。實(shí)際上，無(wú)線信道的狀態(tài)變化非?？?，并且信道狀態(tài)的變化很難預(yù)測(cè)。通過(guò)MEC可以獲得物理層的信道信息，通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)的擁塞控制算法可以降低TCP的擁塞率，從而提高無(wú)線信道數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?.2.2MEC部署實(shí)現(xiàn)基于當(dāng)前的4GEPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將MEC服務(wù)器直接部署在4GeNodeB基站之后，服務(wù)網(wǎng)關(guān)（ServingGateWay，SGW）之前和基站聚合節(jié)點(diǎn)之后，以便多個(gè)基站可以共享一個(gè)MEC服務(wù)器。可以將MEC服務(wù)器設(shè)計(jì)為單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)元素，也可以將其集成到聚合節(jié)點(diǎn)或基站中。它位于LTE網(wǎng)絡(luò)的S1接口上。它分析用戶請(qǐng)求以獲取特定服務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包的SPI/DPI消息，并確定是否必須將服務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)組EC服務(wù)器以進(jìn)行本地分發(fā)。如果不必要，則將數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)絊GW，然后傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)絡(luò)。具體的部署結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。圖2.4MEC部署示意圖在部署和實(shí)施特定設(shè)備時(shí)，應(yīng)注意以下問題：首先，在虛擬化方面，MEC服務(wù)器應(yīng)盡可能依賴于通用的虛擬化平臺(tái)。為了在升級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)通過(guò)軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡，請(qǐng)避免對(duì)基本網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)多更改。其次，網(wǎng)絡(luò)部署基于特定的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，強(qiáng)調(diào)了不同場(chǎng)景的部署。對(duì)于低延遲和大數(shù)據(jù)量服務(wù)，最好將MEC服務(wù)器部署為本地IT卸載，以確保低延遲要求和用戶體驗(yàn)，并在一定程度上減輕核心網(wǎng)絡(luò)的壓力。第三，對(duì)于新的LTE基站，如果對(duì)卸載服務(wù)有特定需求，則基站和MEC服務(wù)器的同時(shí)部署可以提供入站和統(tǒng)一的單個(gè)窗口管理。對(duì)于現(xiàn)有的LTE基站，可以中斷基站和核心分組網(wǎng)絡(luò)之間的接口S1來(lái)部署MEC服務(wù)器。另外，這種網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)存在某些問題。例如，由于此網(wǎng)絡(luò)是基于實(shí)時(shí)4G網(wǎng)絡(luò)部署的，因此EPC中的網(wǎng)關(guān)無(wú)法實(shí)現(xiàn)分布式部署。因此，MEC服務(wù)器只能部署在網(wǎng)關(guān)之前，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)由MEC服務(wù)器生成的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)的問題。為了解決此問題，當(dāng)前的解決方案是MEC服務(wù)器自己計(jì)算本地流量，然后將流量報(bào)告給主網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)費(fèi)。另外，MEC技術(shù)尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商之間的設(shè)備接口之間存在一定的問題，限制了運(yùn)營(yíng)商的選擇。目前，該統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定也在進(jìn)行中?？偟膩?lái)說(shuō)，MEC技術(shù)在促進(jìn)5G發(fā)展中起著非常重要的作用。2.3自回程技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵的5G技術(shù)，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)部署大型微蜂窩來(lái)復(fù)用頻帶來(lái)有效提高通信系統(tǒng)的吞吐量。圖2.5說(shuō)明了超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基本體系結(jié)構(gòu)?；趥鹘y(tǒng)宏小區(qū)部署密集分布微小區(qū)，以向其覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶提供接入服務(wù)。同時(shí)，它通過(guò)鏈接與宏基站通信，并通過(guò)宏基站訪問中央網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)適用于移動(dòng)用戶密集分布的區(qū)域。由于微蜂窩的密集部署以及微蜂窩之間頻率資源的復(fù)用，系統(tǒng)的整體吞吐量得以提高。微蜂窩主要部署低成本，低功率的基站，這些基站具有更高的密度和更高的用戶負(fù)載。并且更接近最??終用戶，提高了區(qū)域吞吐量，同時(shí)在一定程度上減少了宏基站的負(fù)載。然而，隨著微蜂窩的大規(guī)模部署，鏈路鏈路問題變得更加重要，因?yàn)楦鶕?jù)傳統(tǒng)解決方案，微蜂窩基站與宏基站之間的鏈路通信鏈路是光纖且密集部署。微小區(qū)將不可避免地導(dǎo)致光纖密集鋪設(shè)，這將導(dǎo)致昂貴的成本。圖2.5超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖因此，為了將來(lái)在5GNR小區(qū)之間實(shí)現(xiàn)靈活密集的部署，通信網(wǎng)絡(luò)必須支持鏈路和無(wú)線中繼鏈路，以擺脫對(duì)電纜傳輸網(wǎng)絡(luò)的過(guò)度依賴。在5G系統(tǒng)中，NR小區(qū)的帶寬大于LTE的帶寬，特別是毫米波段的開發(fā)和使用，再加上大規(guī)模MIMO技術(shù)和多波束系統(tǒng)的部署，集成的無(wú)線接入解決方案和鏈路。此方案也稱為自返回。它允許密集分布的5GNR小區(qū)以更集成的方式實(shí)現(xiàn)靈活的部署。在集成了無(wú)線和鏈路訪問鏈路的網(wǎng)絡(luò)中，5G中繼節(jié)點(diǎn)位于時(shí)域，頻域和空間域（捆綁）中。它可以支持多個(gè)無(wú)線訪問鏈路和鏈路。在自動(dòng)回程網(wǎng)絡(luò)模型中，接入鏈路和回程鏈路可以使用相同的頻帶或不同的頻帶，分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)頻帶鏈路（In-Band，IB）和Out-Band（OB）模式。OB模式要求訪問鏈接和鏈接鏈接使用兩個(gè)相互正交的頻帶（FDD）或使用兩個(gè)不同的時(shí)隙（TDD）。在這種模式下，由于兩條鏈路使用的信道的正交性，接入鏈路和鏈路之間的干擾將得到有效抑制。然而，隨著鏈路鏈路占用過(guò)多的頻帶資源，頻帶利用率將降低。IB模式可以實(shí)現(xiàn)接入鏈路與鏈路鏈路之間的頻帶共享，其中微基站是FD基站，并且可以為鏈路接入和連接分配相同的時(shí)頻資源塊。這樣，將大大改善頻帶的使用，但是同時(shí)會(huì)在同一信道中引入干擾。同一通道中的干擾分為兩部分，如圖2.6所示。一個(gè)是在小區(qū)中的基站微站FD的發(fā)射天線對(duì)接收天線產(chǎn)生的同一信道上的干擾。移除后，將殘留一些殘余干擾。另一部分是接入鏈路與相鄰小區(qū)之間的鏈路之間的同頻干擾。隨著自動(dòng)干擾消除技術(shù)的不斷發(fā)展，基于FD的自動(dòng)回傳技術(shù)將得到很好的發(fā)展。圖2.6FD自回程系統(tǒng)自干擾模型作為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，毫米波通信技術(shù)在減少頻帶資源短缺和其他問題方面起著至關(guān)重要的作用。將毫米波通信應(yīng)用于自檢鏈接將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。通常認(rèn)為毫米波波段范圍是26.5-300GHz，總帶寬可以高達(dá)273.5GHz。其中，28GHz附近的頻帶特別適合，因?yàn)樵擃l帶具有較高的信號(hào)衰減。如果可以將天線陣列直接部署在硬件上，則可以將天線陣列與射頻集成電路之間的插入損耗降至最低。通過(guò)結(jié)合毫米波通信技術(shù)和自動(dòng)鏈接技術(shù)，它不僅可以緩解頻帶資源的壓力，而且還可以在NR小區(qū)之間靈活部署，從而很大程度上避免了對(duì)電纜傳輸網(wǎng)絡(luò)的過(guò)度依賴。2.4MIMO技術(shù)2.4.1MIMO技術(shù)原理MIMO系統(tǒng)的核心技術(shù)是空間多徑和波束成型。一個(gè)典型的點(diǎn)到點(diǎn)MIMO系統(tǒng)如圖2.7所示，假設(shè)MIMO系統(tǒng)基站有根天線，移動(dòng)用戶終端設(shè)備有根天線。則對(duì)于上行鏈路，用戶是發(fā)射端（），基站是接收端（），下行鏈路則相反。圖2.7點(diǎn)到點(diǎn)MIMO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在一個(gè)MIMO系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)送信號(hào)所占的帶寬足夠小的時(shí)候，可以認(rèn)為傳輸信道是平坦的，即信道衰落與傳輸信號(hào)的頻率無(wú)關(guān)，這時(shí)，MIMO信道矩陣可以用一個(gè)的復(fù)矩陣H表示為：（2.1）信道矩陣H中任一元素h表示發(fā)射天線i與接收天線j之間的信道衰落系數(shù)，可表示為，在一個(gè)無(wú)視距（LOS）傳輸環(huán)境中，信號(hào)增益可視為一個(gè)瑞利分布的隨機(jī)變量。因此，時(shí)刻t接收端信號(hào)可描述為一個(gè)線性表達(dá)式：（2.2）其中時(shí)刻t的接收信號(hào)y為一個(gè)的列向量，同樣，一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)發(fā)射端發(fā)射信號(hào)x也可表示為一個(gè)的列向量，，。信道噪聲n為加性高斯白噪聲（AWGN），同樣也是一個(gè)的列向量。此時(shí)，假設(shè)發(fā)射端發(fā)射信號(hào)總功率為，則每根發(fā)射天線上的發(fā)射功率為。第i根接收天線上的SNR表示為，為天線i接收到的有用信號(hào)功率，為接收到的噪聲功率，則MIMO系統(tǒng)的信道容量可表示為：（2.3）其中，為每個(gè)子信道所占的帶寬，r為信道衰落矩陣H的秩。我們可進(jìn)一步用發(fā)射功率表示該信道容量，表達(dá)式如下所示：（2.4）式中為信道矩陣H第i個(gè)奇異值的平方，也就是特征值，可通過(guò)對(duì)矩陣H進(jìn)行奇異值分解獲得。由公式2.4可知，MIMO系統(tǒng)信道容量C與矩陣H的秩r有很大的關(guān)系，r越大，系統(tǒng)的容量也就越大。MIMO也正是利用多徑效應(yīng)使得相距超過(guò)半個(gè)波長(zhǎng)的天線盡量不相關(guān)，從而增大信道矩陣的秩，進(jìn)而在不改變發(fā)射功率和傳輸帶寬的前提下，極大地提高信道容量和通信質(zhì)量。2.4.2大規(guī)模MIMO技術(shù)在5G中的應(yīng)用根據(jù)MIMO系統(tǒng)的理論性能，隨著天線數(shù)量的增加，其頻譜效率和可靠性將得到改善。尤其是當(dāng)發(fā)射和接收天線的數(shù)量非常高（數(shù)百個(gè)）時(shí)，隨著發(fā)射天線和接收數(shù)量的最小值的增加，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的容量將顯示出近似線性的增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，理論上大規(guī)模天線陣列的部署可以大大增加系統(tǒng)容量。然而，由于在大規(guī)模天線的部署和實(shí)施中的某些技術(shù)挑戰(zhàn)，在實(shí)際的MIMO通信系統(tǒng)中，天線的數(shù)量不能很大。例如，在LTE系統(tǒng)中，天線的數(shù)量最多為四個(gè)，在LTE-A中，天線的數(shù)量最多為八個(gè)。盡管存在很多局限性，但大規(guī)模MIMO技術(shù)仍具有巨大的研究?jī)r(jià)值，可以顯著提高系統(tǒng)的容量和可靠性。隨著基站天線數(shù)量的增加，不受不受相關(guān)噪聲和快速變色的影響。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)配備了大型天線，可在同一時(shí)頻資源上為多個(gè)用戶提供服務(wù)。具體地，這些天線可以同時(shí)在基站上配置，也就是說(shuō)在中央。它也可以分布到多個(gè)基站節(jié)點(diǎn)以形成分布式配置。其中，海量分布式MIMO對(duì)于研究更為寶貴。通常，大規(guī)模MIMO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可總結(jié)如下：首先，就空間分辨率而言，與傳統(tǒng)MIMO技術(shù)相比，大規(guī)模MIMO具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且可以在空間維度上充分利用資源。其次，在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，天線發(fā)射的波束將更加集中，這可以顯著減少波束之間的相互干擾，并減少在接收端恢復(fù)信號(hào)的難度。第三，就功耗而言，大型MIMO系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的發(fā)射機(jī)功率可能非常低，這可以將系統(tǒng)的能量效率提高三個(gè)數(shù)量級(jí)。第四，在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，隨著天線數(shù)量的增加，AWGN和不相關(guān)干擾對(duì)系統(tǒng)的影響將變小。同時(shí)，簡(jiǎn)單的線性預(yù)編碼和線性接收機(jī)的性能將越來(lái)越好。盡管大規(guī)模MIMO技術(shù)在實(shí)施特定部署方面提出了某些技術(shù)挑戰(zhàn)，例如限制在有限空間中部署的天線數(shù)量，但隨著進(jìn)一步的研究，這些局限性將不可避免地被打破。在5G系統(tǒng)中，大規(guī)模MIMO技術(shù)有很大的發(fā)展空間，它將在增加系統(tǒng)容量方面發(fā)揮重要作用，必將成為5G通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。2.5單信道全雙工技術(shù)2.5.1FD系統(tǒng)性能指標(biāo)在移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展中，如何使用頻帶中的有限資源來(lái)實(shí)現(xiàn)頻帶的更高使用一直是中心問題。響應(yīng)于該問題，某些技術(shù)解決方案繼續(xù)出現(xiàn)并被應(yīng)用，例如OFDM技術(shù)，QAM調(diào)制技術(shù)和MIMO技術(shù)。在眾多技術(shù)解決方案中，F(xiàn)D技術(shù)在大學(xué)環(huán)境中受到了極大的關(guān)注。FD技術(shù)的中心思想可以表示為：大多數(shù)現(xiàn)代通信系統(tǒng)都包含既是信號(hào)發(fā)送器又是接收器的終端設(shè)備（例如基站，中繼站和移動(dòng)終端等）。在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，這些終端以帶外高清或全雙工模式運(yùn)行，這意味著信號(hào)傳輸鏈路和接收鏈路使用不同的頻帶或時(shí)隙資源。如果移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備可以使用相同的頻帶或相同的時(shí)隙資源進(jìn)行信號(hào)發(fā)送和接收，則頻帶的整體使用可以增加通信系統(tǒng)的兩倍頻率。該技術(shù)稱為FD技術(shù)。FD技術(shù)具有顯著提高帶寬利用率的潛力，使其成為第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)中最具吸引力的關(guān)鍵技術(shù)之一。表2.2描述了FD和HD模式的一些技術(shù)指標(biāo)，特別是頻帶的使用，端到端延遲和誤碼率。相關(guān)研究表明，F(xiàn)D系統(tǒng)的性能不僅受自干擾信號(hào)的影響，還受到許多其他實(shí)際條件的影響。盡管從理論上講，F(xiàn)D系統(tǒng)的信道容量可以達(dá)到HD系統(tǒng)的信道容量的兩倍，但在實(shí)際系統(tǒng)中，這種容量增益將受到自干擾消除效果的影響。尤其是當(dāng)自干擾消除效果不是很理想時(shí)，F(xiàn)D系統(tǒng)的性能通常不如HD系統(tǒng)好，并且FD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件復(fù)雜度較高，因此有必要進(jìn)行全面審查。盡管存在自干擾信號(hào)的影響，但是現(xiàn)有的FD系統(tǒng)通?？梢栽谝欢ǚ秶鷥?nèi)容忍自干擾信號(hào)的強(qiáng)度。如果可以將自動(dòng)干擾信號(hào)的強(qiáng)度控制在此范圍內(nèi)，則可以獲得比HD系統(tǒng)更高的系統(tǒng)容量。在FD中繼系統(tǒng)中，當(dāng)使用放大中繼（AF）中繼時(shí)，在任何SNR環(huán)境中FD的模式系統(tǒng)容量都大于HD系統(tǒng)的容量，但前提是將信號(hào)強(qiáng)度d自干擾抑制在以下水平背景噪音水平。在源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)/噪聲比低的情況下，中繼節(jié)點(diǎn)的信號(hào)/干擾比將主要取決于自干擾信號(hào)的強(qiáng)度。表2.2FD與HD技術(shù)指標(biāo)對(duì)比技術(shù)指標(biāo)HD系統(tǒng)FD系統(tǒng)頻帶利用率較低將近HD系統(tǒng)的2倍碰撞避免需要載波檢測(cè)不需要載波檢測(cè)隱藏終端問題沒有很好地解決不存在擁塞較高由于MAC調(diào)度而較低端到端延遲較高較低主接收機(jī)檢測(cè)不可靠可靠中斷概率高信噪比時(shí)較低中低信噪比時(shí)也較低誤碼率高信噪比時(shí)較低中低信噪比時(shí)也較低鏈路可靠性較高較低2.5.2自干擾消除技術(shù)FD通信模式的核心問題是干擾的消除。如圖2.8所示，無(wú)論是在中繼系統(tǒng)，雙向端到端通信系統(tǒng)還是蜂窩系統(tǒng)中，自干擾信號(hào)都是限制FD傳輸系統(tǒng)性能的主要因素。。在FD模式下，如果可以有效地抑制自干擾信號(hào)強(qiáng)度，以使自干擾信號(hào)的殘留功率比背景AWGN功率低3dB以上，則信號(hào)殘留自干擾將不會(huì)顯著影響系統(tǒng)性能。根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，干擾消除技術(shù)可以分為主動(dòng)干擾消除和被動(dòng)干擾消除。下面，將分別介紹這兩種干擾消除方法的基本原理。有源干擾消除技術(shù)的原理：有源干擾消除技術(shù)主要有兩類，即模擬域和數(shù)字域的干擾消除技術(shù)。模擬域中干擾消除的主要目的是消除基帶或射頻域中的自干擾信號(hào)。消除數(shù)字領(lǐng)域中的自動(dòng)干擾包括使用復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)從信號(hào)通過(guò)ADC后消除信號(hào)中的自動(dòng)干擾，這必須使用精確的自干擾信道估計(jì)技術(shù)來(lái)獲得。在模擬領(lǐng)域，通過(guò)將基帶干擾消除技術(shù)與射頻干擾消除技術(shù)相結(jié)合，在衰落信道下可以實(shí)現(xiàn)40至50dB的性能增益。模擬自動(dòng)干擾消除功能可以在信號(hào)到達(dá)ADC之前顯著衰減或消除自動(dòng)干擾信號(hào)，從而降低基帶中的信號(hào)量化噪聲。圖2.8FD模式應(yīng)用于三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸示意圖模擬自動(dòng)干擾消除技術(shù)也可以分為兩類，即單輸入單輸出（SingleInputSingleOutput，SISO）和自動(dòng)干擾消除MIMO，這取決于FD設(shè)備實(shí)際部署的天線數(shù)量而有所不同。為了消除模擬域中的自動(dòng)干擾，可以將一些用于消除時(shí)域中的自動(dòng)干擾的典型算法應(yīng)用于SISO和MIMO系統(tǒng)。自干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬消除后，一些剩余的殘留物將保留下來(lái)。此時(shí)，有必要執(zhí)行數(shù)字自干擾消除，這將消除幾乎所有殘留的自干擾。數(shù)字領(lǐng)域中也存在自干擾消除算法，這些算法使用最小均方誤差（MMSE）接收機(jī)和多天線技術(shù)，以及諸如零強(qiáng)迫（ZF），波束成形，MMSE濾波器和零空間投影（NSP）之類的解決方案。）。另外，一些研究結(jié)果表明，干擾消除方案在模擬域和數(shù)字域中的實(shí)際效果具有“折中”的效果，也就是說(shuō)，當(dāng)兩者結(jié)合使用時(shí)，可以提高性能。一方取消干擾的行為將導(dǎo)致另一方的表現(xiàn)降低。被動(dòng)式自動(dòng)干擾消除技術(shù)的原理：被動(dòng)式自動(dòng)干擾消除系統(tǒng)在于抑制自動(dòng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收環(huán)路之前。經(jīng)過(guò)處理后接收到的信號(hào)幅度將在進(jìn)入ADC之前降低，從而減少了與接收信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍有關(guān)的振蕩。最直觀的被動(dòng)消除方法是使用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間無(wú)線信道中的路徑損耗。傳輸路徑上的損耗與天線的位置以及接收天線與發(fā)射天線之間的距離有關(guān)。相關(guān)研究表明，對(duì)于全向天線，可以抑制65dB的自干擾信號(hào)強(qiáng)度，而對(duì)于定向天線，則可以抑制72dB。典型的無(wú)源自動(dòng)干擾消除方案包括循環(huán)隔離，天線去耦和極化去耦。循環(huán)隔離技術(shù)可以隔離傳輸信號(hào)和從FD系統(tǒng)的單個(gè)天線接收的信號(hào)。解耦天線和極化解耦天線技術(shù)可以有效地減少FD系統(tǒng)天線之間的相互耦合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)自干擾的無(wú)源抑制。35G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.1統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了事物之間，人與人之間以及人與人之間的互連和直接通信。未來(lái)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這也是重要的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)構(gòu)建全球統(tǒng)一的技術(shù)，可以降低終端設(shè)備的成本，并在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將進(jìn)一步增強(qiáng)通信效果并樹立專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)加速技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，并進(jìn)一步降低終端建設(shè)和全球漫游的成本。今天，中國(guó)已經(jīng)制定了國(guó)際5G標(biāo)準(zhǔn)，并積極開展了5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)評(píng)估。此外，電子和電氣工程師應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并制定相應(yīng)的