1、概述 5G三大应用场景: - eMBB:增强移动宽带场景
- mMTC:低功耗大连接场景
- uRLLC:低时延高可靠场景
5G八大关键能力: - 流量密度、连接数密度、时延、移动性、能效、用户体验速率、频谱效率、峰值效率
2、5G网络架构 (1)5G网络逻辑架构 - 接入平面:统一多无线接入技术的融合,无限资源调度与共享
- 控制平面:控制集中化、简单化、服务差异化、开放化
- 转发平面:用户面下沉分布式网关,移动边缘内容与计算
(2)网元与接口 三个主要功能模块:AMF、UPF、SMF。 gNB或者ng-eNB - Xn接口:gNB和ng-eNB通过Xn接口相互连接。
- NG接口:gNB和ng-eNB通过NG接口连接到5GC。
- NG-C接口:gNB和ng-eNB通过NG-C接口连接到AMF。
- NG-U接口:gNB和ng-eNB通过NG-U接口连接到UPF。
- F1-C接口:gNB-DU和gNB-CU之间的信令。
- F1-U接口:gNB-DU和gNB-CU之间的数据流。
CU:中心单元 DU:分布单元 (3)5G基站部署方案 - 传统BBU+RRU方案
- 一体化基站方案
- CU-DU分离
3、大规模天线技术 3G:WCDMA HSPA标准 | 只能使用SISO,下行峰值速率7.2Mb/s | 3G:WCDMA HSPA+标准 | 支持2x2MIMO,下行峰值速率42Mb/s | 4G:3GPP LTE标准 | 支持SISO、2x2MIMO、4x4MIMO,下行峰值速率100Mb/s | 4G:3GPP LTE-A标准 | 最多支持8x8MIMO,下行峰值速率1Gb/s | 5G | 大规模天线:基站使用大规模天线阵列 |
Massive MIMO:大规模天线,被公认的5G关键技术之一。 优势: - 系统容量和能量效率大幅度提升。
- 上行和下行发射能量将减少。
- 用户间信道正交,干扰和噪声将会被消除。
- 信道统计特性将会趋于稳定。
挑战: - 信道状态信息获取
- 信道测量与建模
- 发射机与接收机设计
- 天线单元及阵列设计
4、UDN技术 (1)UDN(超密集组网部署) 增加单位面积小基站的密度,通过在异构网络中引入超大规模低功率节点实现热点增强、消除盲点、增强网络覆盖、提高系统容量。 满足热点地区500-1000的流量增长的需求。 干扰管理、5G高密度小区的网络架构、移动性管理、连接管理、节能、SON。 (2)降低干扰措施 - 有选择关闭无用户小小簇
- D-MIMO(分布式MIMO)多天线联合发送
- 集中控制和C-RAN技术
- 多小区帧资源协调
5、全频谱接入技术 全频谱接入涉及6GHz以下低频段和6GHz以上高频段,其中低频段是5G的核心频段,用于无缝覆盖;高频段作为辅助频段,用于热点区域的速率提升。 (1)毫米波通信 mmWave,30-300GHZ,1-10mm,毫米波可用于室内短距离通信。 (2)高频主要技术 6、新型多址 - FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)、OFDMA(正交多址)
- 优势:
(1)新型多址 优势:NOMA技术接收端和发送端处理过程简单可观、易于实现、是其最大优点。 缺点:功率域的用户层不宜过多,否则系统复杂性将徒然增加,系统性能下降比较快。 - PDMA(大唐提出):寻址能力比较强,信道容量大,频谱利用率高。系统比较复杂。
功率域、空间域、码域。 非线性SIC接收机。 (2)新型多载波 OFDM传输波形技术:OFDM是当前WiFi和LTE标准中高速无线通信的主要传信模式。 5G候选新波形:F-OFDM、FBMC(滤波器组多载波)、UFMC 7、先进调制编码 - 空间调制:SM
- 频率正交幅度调制:FQAM
- 5G信道编码LDPC码和Polar码
LDPC码:应用于大数据方面,相比于turbo码更优。一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码。几乎适用于所有的信道。 Polar码:控制消息与广播信道。 8、终端直通技术 技术原理:满足移动互联网和物联网应用场景扩大对于时延、高可靠的要求。 D2D技术:引入副链路,数据传输经过宏基站。 优势: - 拓展网络范围。
- 无线P2P功能。
- 终端近距离通信,高速率低时延低功耗。
在该技术的应用下,用户通过D2D 进行通信连接,避开了使用蜂窝无线通信,因此不使用频带资源。而且,D2D 所连接的用户设备可以共享蜂窝网络的资源,提高资源利用率。 9、双工技术 CCFD:同频同时全双工。CCFD无线通信设备使用相同的时间、相同的频率,同时发射和接收无线信号,使得无线通信链路的频谱效率提高了一倍。
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