4g网络架构和5g网络架构论文(5G移动通信网络架构)
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5g通信技术的大学生论文
5G通信是未来移动通信系统一个新的发展方向,当前这种技术还不是很成熟,处于探索和研发阶段。下面是我带来的关于5g通信技术论文的内容,欢迎阅读参考!
5g通信技术论文篇一:《5G无线通信通信系统的关键技术分析》
摘要:5G无线通信是未来移动通信系统一个新的发展方向,当前这种技术还不是很成熟,处于探索和研发阶段。笔者在对5G无线通信技术系统进行简要介绍的基础之上,重点针对了5G无线通信系统的大规模MIMO 技术、超密集异构 网络技术 和全双工技术进行论述。
关键词:5G无线通信大规模MIMO 技术全双工技术超密集异构网络
引言:
经过了几十年的发展,移动通信使得人们生活和工作得到了翻天覆地的变化。当今已进入了信息化发展的新时代,由于移动终端越来越普及,使得多媒体数据业务的需求量极具增长。可以预测到,移动通信网络将在2020年增长1000倍的容量和100倍的连接数,众多的用户接入以及很低的营运成本的需求也会随之出现。因此,对5G 无线网络 技术的研究就显得格外重要。鉴于此,笔者希望本文的论述能够对5G无线通信网络技术的研究起到抛砖引玉的作用。
一、5G无线通信系统概述
5G无线通信和4G相比具有更高的传输速率,其覆盖性能、传输时延以及用户体验方面比4G更加良好,5G通信和4G通信之间有效的结合将贵构成一个全新的无线移动通信网络促进其进一步扩展。当前国内外对5G无线通信技术的研究已经进入到了深入时期,如2013年欧盟建立的5G研研发项目METIS(mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society)项目,中国和韩国共同建立的5G技术论坛以及我国的813***研发工程的启动。
由此可以看出5G无线通信是移动互联网在外来发展的最为重要的驱动力,将对移动互联网作为未来新兴业务的基础平台起到了重要的推动作用。而当前在互联网进行的各种业务大多都是通过无线传播的方式进行,而5G技术对这种传输的效率和传输质量提出了更高的要求。而将5G通信系统和 其它 通信系统进行有效的结合以及无缝的对接是5G无线通信技术研究的主要方向和目标。因此,在5G无线蓬勃发展的今天,其技术的发展主要呈现出以下特点:
首先,5G通信技术系统更加注重用户体验,而良好的用户体验主要是以传输时延、3D交互游戏为主要支撑来实现。
其次,5G无线通信系统以多点和多用户协作的网络组织是其与与其它通信系统相比最为明显的特点和优势,这种网络组织系统使得系统整体的性能得到了极大的提升。
再次,5G无线通信系统和其它通信系统相比应用到了较多的高端频谱,但是高端频谱无线电波穿透能力有限,因此,有线和无线相结合是系统***取的最为普遍的组成形式。
二、5G无线通信通信系统的关键技术
(一)大规模MIMO 技术
1技术分析
在多种无线通信系统中已经普遍***用了多天线技术,这种技术能够有效的提升通信系统的频谱效率,例如,3G系统、LTE、LTE-A、WLAN 等.频谱效率是随着天线数量的增多而效率随之提高。MIMO信道容量的增加和收发天线的数量呈现出近似线性的关系,因此在5G无线系统内***取较多数量的天线是为了有效的提高系统容量。但是当前系统收发终端配备的收发天线数量不多,这是由于天线数量的增多使得系统的空间容量会被压缩,并且多数量天线技术复杂所造成的。
但是,大规模MIMO 技术的优势还是非常明显的,主要体现在以下几个方面:首先,大规模MIMO分辨率更强,能够更加深入挖掘到空间维度***,从而使得多个用户能够在大规模MIMO的基站平台上实现同一频率***的同时通信,因此,使得能够实现小规模数量基站的前提下高频谱的信息传输。其次,大规模 MIMO抗干扰性能强,这是由于其能够将波束进行集中。再次,能够极大程度的降低发射功率,提高发射效率。
2我国的研究和应用现状
我国对大规模MIMO 技术的研究主要是集中在信道模、信道容量以及传输技术等方面,在理论模型和实测模型方面的研究比较少,公认的信道模型当前还没有建立起来,而且传输方案都是***用TTD系统,用户数量少于基站数量使得导频数和用户数呈现出线性增长的关系。除此之外***用矩阵运算等非常复杂的运算技术来进行信号检测和信息编码。因此,我国要充分挖掘MIMO 技术的内在优势,结合实际来对通信信道模型进行深入的研究,并且在频谱效率、无线传输 方法 、合***调配方法等方面应当进行更多的有效分析和研究。
(二)全双工技术
所谓全双工技术就是指信息的同时传输和同频率传输的一种通信技术。由于无线网络通信系统在信息传输过程中传输终端和接受终端存在一种固有的信号自干扰。全双工***苏能够充分的提高频率利用率,以实现多频率的信息的信息传输,从而改变了一般通信系统不能够实现同频率和双向传输的技术现状,因此这种技术已经成为无线通信技术当前研究的一个重要的关键点。这种技术应用在5G无线通信系统中能够实现无线频谱***得到充分的挖掘和利用。当前5G无线通信系统由于接受信号的终端和发射信号的终端频率之间存在着较大的差异,使得其产生自干扰的现象比较突出,是5G无线通信技术发展的一个主要瓶颈,因此,全双工技术在5G无线通信系统内有效的应用使得信号自干扰的问题能够通过相互抵消的方式得到有效的解决。通过模拟端干扰抵消、对已知的干扰信号的数字端干扰抵消等各种新的干扰技术的发展以及这些技术的有效结合使得极大多数信号之间的自干扰现象都基本上得到了有效的抵消。
(三)超密集异构网络技术
5G无线通信通信系统不仅包括无线传输技术,而且也包括后续演化的无线接入技术,因此,5G网络系统就是各种无线接入技术,例如,5G,4G,LTE, UMTS (universal mobile telecommunications system)以及wireless fidelity等技术共同组成的通信系统,在系统内部,宏站和小站共同存在,例如,Micro,Pico,Relay以及Femot等多层覆盖的异构网络。在异构网络内部,运营商和用户共同部署基站,而用户部署的主要是一些功率较低的小站,并且节点的类型也比较多使得网络拓扑变得相当复杂。并且由于异构网络网络基站的密集程度较高,因此其网络节点和用户终端之间的距离就更为接近,使得功率的效率和频谱的效率以及网络系统容量等方面比一般通信网络系统更为优良。
虽然这种技术应用于5G无线网络通信系统中有着非常良好的发展前景,但是也存在着一些缺陷,这种缺陷主要表现在以下几个方面:首先,由于节点之间比较密集使得节点之间的距离相应就比较短,这样就会造成系统内会存在同种无线接入技术之间的同频干扰的现象以及不同无线接入技术在共享频谱之间分层干扰的现象,这种问题的解决有赖于对5G无线通信网络系统进一步的深入研究。其次,由于系统内存在着大量的用户部署的节点,使得拓扑以及干扰图样呈现出范围较大的动态变化。因此,要加强应对这种动态变化的相关技术的研究。
结束语
5G无线网络系统的建立是建立在现有无线网络技术的进步以及新的无线接入技术的研发的基础之上,通过5G无线网络技术的进一步发展,将会在未来极大的拓展移动通信业务的应用领域和应用范围。
参考文献
[1]石炯.5G移动通信及其关键技术发展研究[J].石家庄学院学报,2015(06)
[2]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]中国科学,2014(05).
[3]杨绿溪.面向5G无线通信系统的关键技术综述[J]。东南大学学报,2015(09).
5g通信技术论文篇二:《试谈5G移动通信发展现状及其关键技术》
【摘要】 第5代移动通信(5G)是面向2020年以后的新一代移动通信系统,其愿景和需求已逐步得以确立,但相关技术发展目前仍处于探索阶段。本文简单介绍了5G移动通信的发展前景;概述了国内外5G移动通信的发展现状及相关研发单位和组织的学术活动;重点针对5G移动通信中富有发展前景的若干项关键技术做了详细的阐述,包括Massive MIMO、超密集异构网络、毫米波技术、D2D通信、全双工无线传输、软件定义网络、网络功能虚拟化和自组织网络等。
【关键词】 5G 发展现状 关键技术
前言
社会的进步,使人与人、人与万物的交集越来越大,人们对通信技术的需求和更优性能的追求在当今变得更加迫切。无论是在移动通信起步的伊始,还是迅速发展的当下,人们对移动通信的追求都是更快捷,更低耗,更安全。第五代移动通信为满足2020年以后的通信需求被提出,现今受到无数学人的关注。
第5代移动通信(fifth generation mobile communication network,5G)作为新一代的移动通信肩负着演进并创新现有移动通信的使命。它主要通过在当今无线通信技术的基础上演进并开发新技术加以融合从而构建长期的网络社会,是新、旧无线接入技术集成后方案总称,是一种真正意义上的融合网络。
一、5G发展现状
移动通信界,每一代的移动无线通信技术,从最开始的愿景规划,到技术的研发,标准的制定,商业应用直至其升级换代大致周期都是十年。每一次的周期伊始,谁能抢占技术高地,更早的谋划布局,谁就能在新一轮‘通信大洗牌’中获得领先优势。我国在5G之前的全球通信竞备中一直是落后或慢于发达国家的发展速度,因而在新一轮5G通信的竞备中国家是非常重视并给予了大力支持。2013年初,我国便成立了专项面对5G移动通信研究与发展的IMT-2020推进组,迅速明确了5G移动通信的愿景,技术需求,应用规划。2013年6月,国家863***启动了5G移动通信系统先期研究一期重大项目。令人振奋的是2016年伊始,我国正式启动5G技术试验,这是我国通信业同国际同步的一个重要信号。
同样2013年以来,欧盟、韩国等国家与地区也成立相关组织并启动了针对5G的相关重大的科研***[1]:1)METIS是欧盟第七框架***中的一部分,项目研究组由爱立信、法国电信及欧洲部分学术机构共29个成员组成,旨在5G的愿景规划,技术研究等。2)5G PPP是由***(欧盟)出资管理项目吸引民间企业与组织参加,其机制类似于我国的重大科技专项,***发展800个成员,包括ICT的各个领域。3)5G Forum是由韩国发起的5G组织,成员涵盖***,产业,运营商和高校,主要愿景是引领和推进全球5G技术。
二、5G关键技术
结合当前移动通信的发展势头来看,5G移动通信关键技术的确立仍需要进一步的考量和市场实际需求的检验。未来的技术竞争中哪种技术能更好的适应并满足消费者的需求,谁能够在各项技术中脱颖而出,现阶段仍然不能明确的确立。但结合当前移动通信网络的应用需求和对未来5G移动通信的一些展望,不难从诸多技术中 总结 出几项富有发展和应用前景的关键性技术[1]。
2.1 Massive MIMO
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术其实在5G之前的通信系统中已经得到了一些应用,可以说它是一种作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段。但因天线占据空间问题、实现复杂度大等一系列条件的制约,导致现有MIMO技术应用中的收发装置所配置的天线数量偏少。但在Massive MIMO中,将会对基站配置数目相当大的天线,将把现阶段的天线数量提升一到两个数量级。它所带来的巨大的容量和可靠性吸引了大量通信研究人员的眼球,彰显了该技术的优越性。
它的应用能够给我们带来的好处是:1)较于以往的多入多出系统,Massive MIMO可以加大对空间维度***的利用,为系统提供更多的空间自由度。2)因其系统架构的优越性,可以做到降干扰、提升功率效率等。
同时它也存在着一系列问题:1)因缺乏大量理论建模、实测建模方面工作的支撑,当前没有认可度较高的信道模型。2)在获取信道信息时的开销要依靠信道互易性来降低,但是当前的***定方案中使用比较多的是TDD系统,且用户均为单天线,与基站天线数量相比明显不足,当用户数量增加时则会致使导频数量线性增加,冗余数据剧增。3)当前Massive MIMO面对的瓶颈问题主要是导频污染。
Massive MIMO在5G移动通信中的应用可以说是被寄予厚望,它将是5G区别以往移动通信的主要核心技术之一。
2.2 超密集异构网络
应5G网络发展朝着多元、综合、智能等方向发展的要求,同时随着智能终端的普及,数据流的爆炸式增长将逐步彰显出来,减小小区半径、增加低功率节点数等举措将成为满足5G发展需求并支持愿景中提到的网络流量增长的核心技术之一。超密集组网的组建将承担5G网络数据流量提高的重任。未来无线网络中,在宏站覆盖范围内,无线传输技术中的各种低功率的节点密度将会是现有密度5-15倍,站点间的距离将缩小到10米以内,站点与激活用户甚至能够做到一对一的服务,从而形成超密集异构网络[2]。超密集异构组网中,网络的密集化的构造拉近了节点与终端的距离,从而使功率效率和频谱效率加以提升,并且可以让系统容量得到巨幅提升。
2.3毫米波技术
在5G网络中,与即将面对的巨大的业务需求相冲突的是传统移动通信频谱***已趋于饱和。如何将移动通信系统部署在6GHz以上的毫米波频段正成为业界广泛研究的课题。相比于传统移动通信频谱的昂贵授权费,MMW频段中包含若干免费频段,这使得其使用成本可能会降低。MMW频谱***极为丰富可以寻找到带宽为数百兆甚至数千兆的连续频谱,连续频谱部署在降低部署成本的同时也提高了频谱的使用率[3]。 2.4 D2D通信
在未来5G网络中,无论是网络的容量还是对频谱***的利用率上都将会得到很大空间的提升,丰富的信道模式以及出色的用户体验也将成为5G重要的研发着力点。D2D通信具有潜在的提升系统性能,增强用户体验,减轻基站压力,提高频谱利用率等前景,因而它也是未来5G网络的关键技术之一。
D2D通信是一种在蜂窝系统架构下的近距离数据直接传输技术。用户之间使用的智能终端可以在不经基站转发的情况下直接传输会话数据,且相关的控制信号仍由蜂窝网络负责。这种新型传输技术让终端可以借助D2D在网络覆盖盲区实现端到端甚至接入蜂窝网络,从而实现通信功能。
2.5全双工无线传输
全双工无线传输是区别于以往同一时段或同一频率下只能单向传输的一种通信技术。能够实现双向同时段、同频传输的全双工无线传输技术在提升频谱利用率上彰显出其优越性,它能够使频谱***的利用趋于灵活化。全双工无线传输技术为5G系统挖掘无线频谱***提供了一种很好的手段,使其成为5G移动通信研究的又一个 热点 技术。
同样,在全双工无线传输技术的应用上也有很多阻力因素:同频、同时段的传输,在接收端和发射端的直接功率差异是非常大的,会产生严重自干扰。而且全双工技术在同其他5G技术融合利用时,特别是在Massive MIMO条件下的性能差异现在还缺乏深入的理论分析[4]。
2.6软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)
SDN技术是源于Internet的一种新技术。该技术的思路是将网络控制功能从设备上剥离,统一交由中心控制器加以控制,从而实现控、转分离,使控制趋于灵活化,设备简单化。
同时在考虑网络运营商的运维实际也提出了一种新型的网络架构体系NFV,该体系利用IT技术及其平台将网元功能虚拟化,根据用户的不同业务需求在VNF(Virtual Network Feature)的基础上进行相应的功能块连接与编排。NFV的核心所在即降低网络逻辑功能块和物理硬件模块的相互依赖,提高重用,利用软件编程实现虚拟化的网络功能,并将多种网元硬件归于标准化,从而实现软件的灵活加载,大幅度降低基础设备硬件成本。
2.7自组织网络
运营商在传统的移动通信网络中,网络的部署和基站的维护等都需要大量人工去一线维护,这种依赖人力的方式提供的服务低效、高昂等弊端一直深受用户诟病。因此,为了解决网络部署、优化的复杂性问题,降低运维成本相对总收入的比例,便有了自组织网络的概念。
SON的应用将会为无线接入技术带来巨大的便利,如实现多种无线接入技术的自我融合配置,网络故障自我愈合,多种网络协同优化等等。但当前在技术的完备上也存在一系列挑战:不支持多网络之间的协调,邻区关系因低功率节点的随机部署和复杂化需发展新的自动邻区关系技术等。
三、小结
5G移动通信作为下一代移动通信的承载者,肩负着特殊的使命,在完成人们对未来移动通信的诸多憧憬上被寄予厚望。本文概述了当前5G几项富有发展前景的关键性技术,结合5G一系列的发展背景和人们多方面的通信需求,对几项关键技术的利弊加以剖析。可以预计的是未来几年5G的支撑性技术将被确立,其关键技术的实验、标准的制定以及商业化的应用也将逐步展开。
参 考 文 献
[1]赵***,陈婧等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2015.08 DOI:10.3***9/j.issn.1673-825X.2015.04.003
[2] Kela,P. Turkka,J. Costa,M. Borderless Mobility in 5G Outdoor Ultra-Dense Networks[J],Access, IEEE(Volume:3),2015.08,pages1462-1476.
[3] JungSook Bae, Yong Seouk Choi,Architecture and Performance Evaluation of MmW***e Based 5G Mobile Communication System[C],Information and Communication Technology Convergence(ICTC),2014 International Conference On.IEEE,2014.10,pages847-851.
[4] Wang,X.Huang,H.Hwang,T. On the Capacity Gain from Full Duplex Communications in A Large Scale Wireless Network[J], IEEE EARLY ACCESS ARTICLES, 2015.10.
5g通信技术论文篇三:《试论5G无线通信技术概念》
引言
近年来,移动通信技术已经历数次变革,从20世纪80年代速度慢、质量差、安全性小、业务量低的1G通信技术,到20世纪90年代提出的低智能的2G无线通信技术,再到近年来的频谱利用率较低的3G网络,和现在的前三代无可比拟的4G无线通信技术,可谓是长江后浪推前浪,一浪更比一浪高啊!5G无线通信工程技术作为当代最具前景的技术,将可以满足人们近期的对移动无线技术的需求。
15G无线网络通信技术的相关概念
5G无线网络通信技术实际上就是在前面无线网络技术的基础上不断改进充分利用无线互联网网络。这项技术是最近才在国际通信工程大会上被优点提出的,他将会是一项较为完美的、完善的无线通信技术,他将可能会将纳米技术运用到这种将会在未来占据一席之地的无线互联网网络工程中,运用纳米技术更好的做好防护工作,保护使用者的一切信息。在未来5G无线网络通信技术将会融合之前所有通信工程的优点,他将会是更为灵活与方便的核心网站,在运营过程中将会减少在传输过程中的能量损耗,速度更快。若是在传输信息的过程中受到阻碍,将会被立刻发现且能很好的保护个人信息起到保护作用。
5G无线网络通信技术将会有很多优点,不仅融会贯通了在它之前所有通信技术的长处而且集百家之长于一身,是个更加灵活的网络核心平台,也会就有更加激烈的竞争力。在这项网络技术中将会为人类提供更加优秀、比其他平台更优惠的价位,更接近人类生活的服务。它的覆盖面要比现如今的3G、4G的更为广阔,有利于用户更快更好的体验,智能化的服务与网络快速推进进程的核心化的全球无缝隙的连接。为了使人类体验到更优惠的、更先进化的、具有多样性的、保障人类通信质量的服务,我们必须利用有限的无限博频率接受更大的挑战,充分利用现在国家领导人为我们提供的宽松的网络平台,让5G无线网络通信技术在不久的将来更好的服务于我们。
25G无线网络通信技术的相关技术优点与特点
5G无线网络通信技术也就是指第五代移动网络通用技术,它与前几代通信技术有些许不同之处,他并不是独立存在的而是融合了别的技术的许多优点更为特别的是将现有的无限技术接入其中,它将实现真正意义上的改革,实现“天人合一”达到真正的融合。它的体型会更加的小巧,便于我们随时随地安装。现如今5G无线网络通信技术已经被提上日程,成为了全球相关移动通信讨论热议的话题,互联网公司在争先恐后的提高与改善自身的通信设备,加快创新的步伐,想要在未来的通信技术领域占据一席之地。现在让我么一起来探讨一下他可能具有哪些其他通信技术无可比拟的优点与特点:
(1)全新的设计理念:在未来5G无线网络通信技术将会是所有通信工程中的龙头老大,它设计的着重点是室内无限的覆盖面与覆盖能力,这与之前的通信工程的最根本的设计理念都不同。
(2)较高的频率利用率:5G无线网络通信技术将会使用较高频率的赫兹,而且会被广泛的使用在生活中但是我们国家现阶段的技术水平还较为低下,达不到这样的层次,所以我们必须先提高我们的科学技术,才能跟上通信技术更新的步伐。
(3)耗能、成本投入量较低:之前我们所使用的通信工程技术都是较为简单的将物理层面的知识营运的网络中,没有创新意识,不能够将环保的理念运用到通信工程中,都是一些较为传统的方法与手段,只是一味的追求经济利益。现如今随着科技的进步我们需要做到全方面的考虑,不能只注重眼前利益,所以低耗能、高质量的通信技术将是未来5G无线网络通信技术要面临的主要问题,也是难点问题,我们必须学会适时的对相应状况作出调整。
(4)优点:5G无线网络通信技术作为未来世界通信技术的主力,在不久将会得到实质性的开展,他将大大的提高我们的上网速度,将***合理有效的利用起来,较其他之前的通信技术上升到一个新的层面,安全性也会得到保障不会出现个人信息外漏的现象,总而言之它的各个方面将都会得到改善,成为人们心中理想的模样,它具有较大的灵活程度可以适时更具客户的需求做出合理的调整,它的优点相信不久我们就会有切身的感受.
3小结
随着现代的快速进步,移动无线通讯技术也紧随时代的进步,呈现着日新月异的变革,现如今我国综合国力已经得到了很大程度的提高,当然在通信技术领域这一块我们也不愿屈居人后,必须加快通信技术改革与创新的脚步,满足人们对互联网的需求,尽快的、更好的发展5G无线网络通信技术才能在未来的通信技术中立于不败之地。
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谈谈你对4g和5g的认识?
1、速度上的不同:理论上4G能够以100Mbps以上的速度下复载,比家用宽带ADSL(4兆)快25;而5G其峰值理论传输速度可达每秒数10Gb,比4G网络的传输速度快数百倍。
2、基站的不同:4G基站大多数***用了宏基站的方式,就是我们平常所说的铁塔,可以实现数公里范围的覆盖;而5G网络***用了毫米波的技术,***用了更高的频率,覆盖范围、绕射百能力、抗干扰能力、覆盖相同的区域是4G基站的数十倍。
3、规模上的不同:在4G网络系统中,每个基站基本上最多***用八根电线。而由于5G***用的是高频率电波,所需要的电线规格也就小得多。
另外,为了提高信号强度,5G的基站利用小天线的特点,选择使用了MIMO技术,即在一个天线阵上排列上百根天线。与此同时,***用一定的技术处理,合理排列这些天线,就能获得极高的信号强度。
扩展资料:
所谓5G网络所指的就是在移动通信网络发展中的第五代网络,与之前的四代移动网络相比较而言,5G网络在实际应用过程中表现出更加强化的功能,并且理论上其传输速度每秒钟能够达到数十GB,这种速度是4G移动网络的几百倍。对于5G网络而言,其在实际应用过程中表现出更加明显的优势及更加强大的功能。
5G网络属于当前一种新型的网络方式,其普及率仍比较低,仍需进一步进行研究及发展。对于任何一种网络而言,网络安全问题都是十分重要的影响因素,对于5G网络同样如此,因而对于5G网络安全问题需要加强重视。
作为5G网络研究人员,应当对5G网络安全加强认识,并且加强重视,积极解决5G网络安全问题,把握其发展方向,从而实现5G网络的更理想发展,使其能够在今后得到越来越广泛的应用。
4G与5G网络的区别和相似之处?
一、帧结构比较
1.4G和5G相同之处
帧和子帧长度均为:10ms和1ms。
最小调度单位***:RB
2.4G和5G不同之处
1);子载波宽度
4G:固定为15kHz。
5G:多种选择,15kHz、30kHz、60kHz、120kHz、240kHz,且一个5G帧中可以同时传输多***载波带宽。
2); 最小调度单位时间
4G:TTI, 1毫秒;
5G:slot ,1/32毫秒~1毫秒,取决于子载波带宽。
此外5G新增mini-slot,最少只占用2个符号。
3);每子帧时隙数(符号数)
4G:每子帧2个时隙,普通CP,每时隙7个符号。
5G:取决于子载波带宽,每子帧1-32个时隙,普通CP每时隙14个符号。
4G的调度单位是子帧(普通CP含14个符号);5G调度单位是时隙(普通CP含14个符号)。
3.5G设计理念分析
1);时频关系
基本原理:子载波宽度和符号长度之间是倒数关系,宽子载波短符号,窄子载波长符号;
表现:总带宽固定时,时频二维组成的RE***数固定,不随子载波带宽变化,吞吐量也是一样的。
2);减少时延
选择宽子载波,符号长度变短,而5G调度固定为1个时隙(12/14个符号),调度时延变短。
当选择最大子载波带宽时候,单次调度从1毫秒(15kHz)降低到了1/32毫秒(480kHz),更利于URLLC业务。
4. 5G子载波带宽比较
1);覆盖:窄子载波好
业务、公共信道:小子载波带宽,符号长度长,CP的长度就唱,抗多径带来的符号间的干扰能力强。
公共信道:例如PUCCH、PRACH需要在一个RB上传完,小子载波每RB带宽也小,上行功率密度高。
2);开销:窄子载波好
调度开销:对于大载波带宽,每帧中需要调度的slot单位会多,调度开销增大。
3);时延:宽子载波好
最小调度时延:大子载波带宽,符号长度小,最小调度单位slot占用时间短,最短1/32毫秒。
4);移动性:宽子载波好
多普勒频移忍受度:在频移一定情况,大带宽影响度小,子载波间干扰小。
5);处理复杂度:宽子载波好
FFT处理复杂度:例如15kHz时,优于FFT多,设备只能支持到275个RB(50MKz)。
5.5G常用子载波带宽
1);C-Band
eMBB:当前推荐使用30kHz。
URLLC:宽子载波带宽。
6.自包含
4G:单子帧要么只有下行,要么只有上行(特殊子帧除外),下行子帧传完后,才传上行子帧,3:1的比例下,下行发送开始3ms后,才开始发送上行反馈,时延比较大。
5G:在每个时隙里面都引入与数传方向相反方向的控制信道,可以做到快速反馈降低(下行反馈时延和上行调度时延),例如30kHz时候,反馈可以做到0.5ms单位,其它大子载波带宽,可以做到更小时延。
二、TDD的上下行配比
1.TDD分析
1)、优势
***适配:按照网络需求,调整上下行***配比。
更好的支持BF:上下行同频互异性,更好的支持BF。
2)、劣势
需要GPS同步:需要严格的时间同步。
开销:上下行转换需要一个GAP,***浪费。
干扰:容易产生站间干扰,例如TDD比例不对齐,超远干扰等。
2.从TDD-LTE看5G
TDD比例无创新:LTE和5G在TDD比例设计上都差不多,上下行比例可调。
动态TDD短时间不太可能:同一张网络只能一个TDD比例,否则存在严重的基站间干扰。
TDD比例会收敛:从LTE看,初期也是定义了很多的TDD比例,但最终都收敛到了3:1的比例(下行与上行的***配比),5G应该也会如此。
同步:5G运营商之间同步,NR与TDD-LTE之间同步。
三、信道:传输高层信息
1. 公共信道
1) ;下行
a)PCFICH,PHICH
4G:有此信道。
5G:删除此信道,降低了时延要求。
b)PDCCH
4G:无专有解调导频,不支持BF,不支持多用户复用,覆盖和容量差;PDCCH在频域上散列,有频选增益,但是前向兼容不好,例如GL动态共享,需考虑PDCCH如何规避。
5G:有专有解调导频(DMR)、支持BF、支持多用户复用,覆盖(9db增益)和容量好;PDCCH设置在特定的位置,前向兼容性强,想把其中部分频段拿出来很简单。
c)广播信道
4G:频域位置固定,放在带宽中央,不支持BF。
5G:位置灵活可配,前向兼容性强,支持BF,覆盖提升9db。
2)上行
a)PUCCH
4G:调度最小单位RB。
5G:调度最小单位符号,可以放在特殊子帧。
2.业务共信道
1)下行PDSCH
4G:除LTE MM外无专有导频,最高调制64QAM。
5G:有专有导频,最高调制256QAM,效率提升33%。
2)上行PUSCH
4G:最高调制64QAM。
5G:最高调制256QAM,效率提升33%。
四、信号:辅助传输,无高层信息
1.信号类型
4G:测量和解调都用共用的CRS(测量RSRP PMI RI.CQI测相位来解调),当然LTE MM(MM:Massive Mimo,多天线技术,下同)有专有导频与CRS共享。
5G:去掉CRS。新增CRI-RS(测量RSRP PMI RI CQI),并支持BF;新增DMRS解调专用的DMRS(测量相位解调)并支持BF,所有信道都有专有的DMRS,12个端口的DMRS加上空间复用支持最大32流。
2. 对比
1);覆盖
4G:CRS无BF,RSRP差。
5G:CRI-RS有BF(BF:Beam Forming,波束赋形,下同),相比LTE RSRP有9db覆盖增益(10*log(8列阵子))。
2);轻载干扰
4G:轻载干扰大。无BF,干扰大一些;时刻发送,即使空载也要在整个小区内发送,对邻区有干扰;小区间错位发送,即使空载无数传也把邻区的数据给干扰了。
5G:有BF且窄带扫描,干扰小一些;可以只发送某个子带,邻区干扰小,无数传的子带不会干扰邻区;邻区间位置不错开,无对邻区的数据RE干扰。
3);容量
a);导频开销:差不多
4G:每RB中的CRS占16个RE,如果MM的话还有专有导频RE 12个。
5G:每RB中的CSI-RS 2~4个RE,DMRS 12~24个RE。
b);单用户容量
4G:协议定义了2个端口的DMRS,因此MM的时候单用户最高2流。
5G:定义了12个端口的DMRS,单用户可以最高支持到协议规定的8流,当然考虑到终端的尺寸限制,实现上估计最高也就在4流的样子。
五、多址接入
1. 峰值提升9%
4G:OFDM带宽利用率90%,左右各留5%的带乱作为保护带。
5G:F-OFDM带宽利用率98.3%(滤波器减少保护带)。
2. 上行平均提升30%
4G:上行使用单载波技术。优势:因为PAPR低,发射功率高,在边缘覆盖好;劣势:因为是单载波,单用户数据必须在连续的RB上传输,容易造成RB数不够传输一个用户数据而浪费;用户配对是1对1的,如两个用户需要的***不一样大,就造成浪费。
5G:使用单载波多载波自适应。边缘用户使用单载波,覆盖好;中近点用户使用多载波,用户可以1对多配对,用户配对效率高,***利用率高;用户***分配可以用不连续的RB***,有频选增益,以及可以完全利用零散的RB***。
六、信道编码
4G:业务信道Turbo,控制信道卷积码、块编码以及重复编码。
5G:LDPC码-业务信道,大数据块传输速率高,解调性能好,功耗低;Polar码-控制信道,小数据块传输,解调性能好,覆盖提升1dB。
七、BF权值生成
4G:TM7/8终端:基于终端发射SRS,基站根据SRS计算权值;TM9终端(R10版本及以上):终端发射SRS基站计算权值(中近点)与终端根据CRS计算PMI(远点)自适应。
5G:终端发射SRS基站计算权值(中近点)与终端根据CRS计算PMI(远点)自适应;SRS需要全带宽发射,在边缘的时候因收集功率有限,到达基站时候可能已经无法识别了,而PMI制式一个index,只需要1~2个RB就可以发给基站了,覆盖效果好。
八、上下行转换
4G:每个帧(5ms/10ms)上下行转换一次,时延大。
5G:更大的载波带宽以及自包含时隙,实现快速反馈,时延小。
九、大带宽
4G:最大支持20MHZ;
5G:最大支持100MHZ(C波段),400MHZ(毫米波);
十、载波聚合
4G:8CC;
5G:16CC;
十 一、5G相比4G容量增强
1. 下行
1);MM:持平
5G最关键的技术,大幅度提升频谱效率;LTE也有MM,从LTE经验看,MM的频谱效率大概是2T2R的5倍左右
2);F-OFDM:提升9%
5G的带宽利用率提升了9%;
3);***QAM:5%
峰值提升25%;但是考虑到现网中很难进入***QAM,预估平均吞吐量增益小于5%;
4);LDPC:不清楚
5);更精确的反馈:20%~30%
终端SRS在终端四个天线轮发,基站获取终端的全部4个信道的信息,而使单用户多流以及多用户之间的MIMO调度与协调更优;SRS与PMI自适应,在边缘SRS不准时,使用PMI是的BF效果相比LTE更优。
6);开销:基本持平
5G在减少CRS的同时,其实是增加了CRI-RS和DMRS,较少和增加的开销一致,不能说CRS free后,相对于LTE开销减少了。CRS free其实是为了减少轻载时的干扰。
7) ;Slot聚合:10%
4G:每两个slot都要发送DCI Grant信息。
5G:多个slot聚合,只发送一个DCI Grant信息,开销小。
2. 上行
1);MM:持平
2);单、多载波自适应:30%
用户一对多不对齐配对,RB不连续分配;
3);LDPC:未知
十二、5G相比4G覆盖增强
1. 下行
1)LDPC:未知
2)功率:2dB
LTE功率120w,5G功率200W。
2. 上行
1)LDPC:未知
2) 上下行解耦:11dB+
十三、5G相比4G时延增强
1. 短TTI
5G最短调度时长由LTE的1ms缩短到最短1/32毫秒。
2.自包含
把上下行反馈时长间隔缩短到单个slot里面,最短1/32毫秒内。
3. 上行免授权
上行免授权接入,减少时延。
4. 抢占传输
URLLC抢占***。
5.导频前置
终端处理DMRS需要一定的时间。
6. 迷你时隙
选取几个符号作为传输调度单位,将调度时延进一步压缩。
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