5G通信关键技术.pptx

5G移动通信关键技术小谈
杨亚飞
信息科学技术学院
海南大学
2015年10月13日
5G关键传输技术介绍
打开5G通信技术的面纱
提纲
结束语
5G通信发展的动力
移动互联网和物联网是未来移动通信发展的两大驱动力
5G通信简介
按照业内初步5G,第五代移动通信技术,也是4G之后的延伸,目前正在研究中。目前还没有任何电信公司或标准订定组织(像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R)的公开规格或官方文件有提到5G。
按照业内初步估计,包括5G在内的未来无线移动网络业务能力的提升将在3个维度上同时进行:
1)通过引入新的无线传输技术将资源利用率在4G的基础上提高10倍以上;
2)通过引入新的体系结构(如超密集小区结构等)和更加深度的智能化能力将整个系统的吞吐率提高25倍左右;
3)进一步挖掘新的频率资源(如高频段、毫米波与可见光等),使未来无线移动通信的频率资源扩展4倍左右.
TDMA
GSM
NSS
CDMA
TD-SCDMA
WCDMA
CDMA-2000
GPRS work
OFDM、MIMO
LTE-A
WiMAX
SAE
5G
4G
3G
2G
?
5G发展需求
为了实现5G发展目标,需要什么关键技术?
5G通信性能的提升不是单靠一种技术,需要多种技术相互配合共同实现。
关键传输技术——总览
高频段传输
新型多天线传输
5G通信关键技术
同时同频全双工
密
集
网
络
覆
盖
技
术
D
2
D技术
新型网络架构
关键传输技术(1)——高频段传输
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。
高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势,业界对此高度关注。足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点,但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。射频器件、系统设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。
关键传输技术(1)——高频段传输
0
3GHz
6GHz
>60GHz
2G/3G/4G re-farming
WRC-15 AI candidate bands below 6GHz
Potential bands above 6GHz for 2020’s
Global interest bands for WRC-15
<1 GHz [MHz]
410-430, 470-694/698, 694/698-790
1-2 GHz [MHz]
1300-1400, 1427-1525/1527, 1695-1700/1710
2-3 GHz [MHz]
2025-2100, 2200-2290, 2700-3100
3-5 GHz [MHz]
3300-3400, 3400-4200, 4400-5000
5-6 GHz [MHz]
5150-5925, 5850-6245
WRC-15 AI
(>6GHz)频谱分配原则
优先保障移动通信的频谱资源
技术上可以实现
连续500MHz带宽可用
能与其他系统共存
增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法
6GHz以下频谱资源稀缺
6GHz以上频谱资源丰富
关键传输技术(1)——高频段传输
优势
可用频带宽,可提供几十GHz带宽
波束集中,提高能效
方向性好,受干扰影响小
挑战
路径损耗大,不适合远程通信
受空气和雨水等影响较大
绕射能力差,NLOS受限
如何实现随机接入
硬件实现复杂度高(例如高速A/D和D/A的设计有很大挑战)
高频段带宽资源尚待开发 60GHz频段
毫米波(mmWave, 30~300 GHz, 1~10 mm, 广义毫米波包含20~30 GHz)
10~400 GHz频段大气衰减
卫星
军事
毫米波通信——开发高频段
毫米波可用于室内短距离通信,也可为5G移动通信系统提供Backhaul链路
关键传输技术(1)——高频段传输
毫米波通信技术目前已经实现10Gbps的传输速率
据预测,未来毫米波通信速率可快于光纤速率(faster than fiber)
J. Wells, "Faster than fiber: The future of multi-G/s wireless," IEEE Microwave Magazine, vol. 10, pp. 104-112, 2009.
40GHz以上频段分配的商用带宽达几十GHz。
商用带宽分配,40GHz以下比较窄
要