第五代移动通信中的核心技术

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了解5G通信技术的核心技术与特点

了解5G通信技术的核心技术与特点

了解5G通信技术的核心技术与特点5G通信技术是第五代移动通信技术,具有更高的数据传输速度、更低的延迟和更大的网络容量。

它将给我们的生活带来巨大的变化和提升。

本文将介绍5G通信技术的核心技术和特点。

首先,5G通信技术的核心技术之一是毫米波通信。

毫米波通信利用更高频率的电磁波来传输数据,具有较大的带宽和传输速率。

相对于传统的微波通信,毫米波通信可以实现更快的数据传输速度,提供更好的网络性能和用户体验。

其次,5G通信技术利用了多输入多输出(MIMO)技术。

MIMO技术利用多个天线来同时传输和接收多个数据流,从而提高了信号的可靠性和传输效率。

通过将信号分成多个子信道并使用空间上的不同路径传输,MIMO技术可以显著提高网络容量和频谱效率。

另一个核心技术是大规模天线阵列(Massive MIMO)。

大规模天线阵列利用数十甚至数百个天线来传输和接收数据,提供更强的信号覆盖和容量。

借助大规模天线阵列,5G网络可以实现更高的网络容量和更好的用户体验。

此外,5G通信技术采用了网络切片(Network Slicing)技术。

网络切片将网络资源分割成多个独立的虚拟网络,以满足不同应用场景的需求。

通过为每个应用场景提供专门的网络切片,5G网络可以同时支持低延迟、高带宽、大规模连接和物联网等不同类型的应用。

5G通信技术的特点之一是低延迟。

相对于4G网络的延迟约为10毫秒,5G网络的延迟可以达到毫秒级甚至亚毫秒级,大大提高了数据传输的速度和实时性。

这将有助于实现更多的应用场景,如智能交通、远程医疗和虚拟现实等。

另一个特点是高带宽。

5G网络的带宽可以达到千兆级别,相比4G网络提高了数十倍。

高带宽可以满足越来越多的应用对数据传输速度的需求,如高清视频流媒体、大规模文件传输和高质量音频通话等。

此外,5G通信技术还具有更高的网络容量。

通过利用更高频率的信号和大规模天线阵列等技术,5G网络可以支持更多的用户同时连接和数据传输,从而大幅提高了网络容量。

5g相关知识点

5g相关知识点

5g相关知识点5G技术是当前全球范围内备受关注的热门话题之一。

作为一项新兴的通信技术,5G不仅仅是一种新的网络标准,更是一项为人类社会带来无限可能的创新。

本文将从不同角度来介绍5G相关的知识点,带领读者一起探索5G的奇妙世界。

一、5G技术的基本特点在了解5G技术之前,我们需要先了解一些基本概念。

5G,即第五代移动通信技术,与前几代移动通信技术相比,具有更高的速度、更低的延迟和更大的容量。

它能够支持更多的设备连接,并为用户提供更稳定、更快速的网络体验。

二、5G技术的核心技术1.高频段频谱利用:5G技术采用了更高的频率,以增加网络容量和传输速度。

这些高频段的频谱利用率非常高,可以实现更快速的数据传输。

2.大规模天线阵列:5G网络中的基站将配备大规模天线阵列,能够实现更精确的信号传输和接收,提供更好的网络覆盖和信号质量。

3.多用户接入技术:5G技术支持多用户同时接入,通过空分多址技术实现对多个用户的并行传输,提高网络的整体效率和吞吐量。

4.网络切片技术:5G网络可以根据不同的应用场景和需求,将网络资源按需分配给不同的用户,实现网络资源的灵活配置和管理。

5.边缘计算技术:5G网络将边缘计算引入到网络架构中,将一部分计算任务从云端转移到网络边缘,减少网络延迟,提高应用响应速度。

三、5G技术的应用场景1.智能交通:5G技术可以实现智能交通系统的全面升级,包括智能驾驶、交通流量管理、车辆远程监控等,提高交通安全和效率。

2.工业互联网:5G技术可以实现工厂设备的远程监控和管理,提高生产效率和质量,同时支持工业物联网的发展。

3.智能医疗:5G技术可以实现远程医疗、医疗数据的实时传输和分析,提高医疗服务的质量和效率。

4.虚拟现实与增强现实:5G技术可以为虚拟现实和增强现实应用提供更快速的数据传输和更低延迟的交互体验,推动虚拟现实技术的应用发展。

5.智能城市:5G技术可以实现城市基础设施的智能化管理,包括智能供电、智能照明、智能交通等,提高城市的管理效率和居民的生活质量。

5G的基本特点与关键技术

5G的基本特点与关键技术

5G的基本特点与关键技术
5G是第五代移动通信技术的简称,它可以在更低的延迟、更大的容量和更快的数据传输速度等多个方面都能提供极好地网络条件,支持多种服务,它的基础是新的技术和新的信号传输技术,以及传输速度更快的技术结构。

1、高速:5G网络可以提供高达数百兆的速度,比现有的4G更快,可以满足高清视频流媒体服务、云计算等多种不同的应用需求。

2、容量大:5G网络的容量比4G网络大,可以支持更大的吞吐量,能够满足大量用户的同时使用。

3、低延迟:5G网络的延迟比4G网络低,从而支持高实时性应用,如自动驾驶等。

4、安全:5G网络提供了更强大的安全性,可以保护数据传输过程中的隐私安全,防止病毒和木马的侵入,从而保护网络的安全性。

此外,5G技术还具有可扩展性、低成本和普及性等优势,这些技术可以让更多的用户更广泛地使用5G网络服务,从而带来更多的经济和社会好处。

5G的关键技术主要包括:
1、空口有效利用率(ENU)技术:ENU技术可以改善信道利用率,从而提高信号传输的稳定性和覆盖范围。

2、多边形通信(M2M)技术:M2M技术是5G网络的关键技术。

5G的技术原理和应用场景

5G的技术原理和应用场景

5G的技术原理和应用场景一、5G技术原理1.1 5G技术简介5G是第五代移动通信技术的简称,是GSM、3G和4G的后继技术,主要提升了网络速度、覆盖范围、信令处理能力和能耗效率。

5G的理论峰值下载速度可达20Gbps,比4G的100Mbps高出200倍,延迟降至1ms以下,提供实时互动和高清视频传输等更丰富的应用。

1.2 5G技术核心5G技术的核心是采用了大量的新型技术和算法,主要包括以下几个方面:①毫米波通信技术:将频率提高到毫米波段,实现更高的数据传输速率和频谱利用效率,但信号传播距离较短,需设置更多的基站。

②Massive MIMO:使用大规模天线阵列,采用空时编码技术,实现更高的信道容量和抗干扰能力,从而提高网络吞吐量,支持更多用户接入。

③协议优化:引入了更加灵活的协议机制和更高效的控制信令处理方式,从而提升了网络的可靠性和稳定性。

④前瞻式网络设计:通过对网络拓扑结构主动规划和优化,实现更高效的数据传输和更好的用户体验。

1.3 5G技术标准5G技术标准分为两类:一类是3GPP基于5G新空口的技术标准,另一类是由ITU制定的IMT-2020标准。

3GPP标准主要使用sub-6GHz和mmWave两种频段,sub-6GHz频段用于室内和城市等广域覆盖场景,mmWave频段则用于高密度用户场景和室外热点覆盖区域。

而IMT-2020标准目前还在草案阶段,预计将涉及sub-6GHz、mmWave和机器类型通信(MTC)等多种频段和场景。

1.4 5G技术发展趋势未来,5G技术将继续向更高速率、更低功耗、更低时延、更多连接、更高可靠性和更高安全性等多方面发展。

同时,5G技术也将与移动互联网、智能交通、智慧城市、工业4.0、医疗健康、虚拟现实等众多应用领域相结合,为人类带来更多智慧和方便。

二、5G应用场景2.1 智慧城市5G技术在智慧城市建设中将扮演重要角色,主要应用在城市交通、环境监测、安全防护、公共服务等方面,具体包括:①智慧交通:通过车联网和路侧设备联动,实现智慧交通管理和精准出行服务。

5g的技术原理和主要应用

5g的技术原理和主要应用

5G的技术原理和主要应用1. 5G的技术原理5G技术是第五代移动通信技术,相比于4G技术,5G在速度、延迟和接入数量方面都有了显著提升。

以下是5G的技术原理:1.1 多接入技术(New Radio)5G采用了全新的移动通信技术——New Radio(NR),支持大范围的频谱和频段,可以实现更高的数据传输速度和更低的延迟。

NR技术还具有更好的信号覆盖能力,可以在室内、室外和移动环境中提供更稳定的网络连接。

1.2 全双工通信5G技术支持全双工通信,即发送和接收可以同时进行。

这使得 5G 能够在同一频谱上同时进行上行和下行通信,提高了频谱利用率和网络容量。

全双工通信技术的引入也降低了网络延迟,提升了用户体验。

1.3 多天线技术(Massive MIMO)多天线技术是5G的核心技术之一,它利用大量天线进行信号的发送和接收,以增强信号覆盖范围和信号质量。

通过采用 Massive MIMO 技术,5G 网络可以同时与多个终端设备进行通信,提供更快的数据传输速度和更稳定的网络连接。

1.4 网络切片技术5G技术引入了网络切片技术,可以将一个物理网络分割成多个虚拟网络,每个虚拟网络可以根据不同的应用场景和需求进行优化。

网络切片技术可以为不同的应用提供定制化的网络服务,提高网络灵活性和效率。

2. 5G的主要应用5G技术的主要应用包括以下几个方面:2.1 物联网5G技术为物联网的发展提供了强有力的支持。

通过5G网络连接的大量设备可以实现互联互通,实时监测和控制,促进各个领域的物联网应用的发展。

例如,智能家居、智能工厂、智慧城市等都可以通过5G技术实现更高效、智能的运行。

2.2 车联网5G技术的高速、低延迟特性对于车联网应用非常重要。

通过5G网络连接的车辆可以实现实时的通信和数据传输,提供更精确的导航和交通信息,提升驾驶安全性和交通效率。

此外,5G技术还能促进自动驾驶技术的发展。

2.3 虚拟现实和增强现实5G技术对于虚拟现实(VR)和增强现实(AR)应用具有重要意义。

第五代移动通信技术及发展

第五代移动通信技术及发展

第五代移动通信技术及发展【摘要】第五代移动通信技术(5G)是指当前移动通信技术中最新一代的发展。

本文介绍了5G技术的特点、发展历程、关键技术、应用领域以及发展前景。

5G技术具有高速传输、低时延、大连接性和高可靠性等特点,将在智能交通、工业互联网、医疗健康等领域得到广泛应用。

在文章结尾部分,重点探讨了5G技术的重要性、推动作用以及面临的挑战与机遇。

随着信息社会的不断发展,5G技术将成为推动整个移动通信行业发展的重要推动力量,同时也将带来更多创新应用和商业模式的机会。

5G技术的应用将深刻影响人们的日常生活和工作方式,为社会经济发展注入新的动力和活力。

【关键词】关键词:第五代移动通信技术、特点、发展历程、关键技术、应用领域、发展前景、重要性、推动作用、挑战、机遇。

1. 引言1.1 第五代移动通信技术及发展介绍第五代移动通信技术(5G)作为目前移动通信领域的热门话题,引起了广泛的关注和讨论。

5G技术被认为将会带来通信领域的革命性变革,为人们的生活带来更多便利和可能性。

随着科技的不断发展,人们对通信技术的需求也变得越来越多样化和复杂化,传统的4G技术已经无法满足人们的需求,因此推动了5G技术的发展与推广。

5G技术拥有许多突出特点,比如更快的速度、更高的容量、更低的延迟和更广的连接等。

这些特点使得5G技术能够支持更多种类的应用场景,如智能家居、自动驾驶、工业互联网等。

5G技术还具有更高的网络安全性和可靠性,为信息传输提供更加稳定和可信赖的网络环境。

在5G技术的发展历程中,各国和企业在不断探索和研究,推动了5G技术的快速发展。

关键技术的突破与应用领域的拓展为5G技术的普及奠定了基础。

未来,5G技术有望在更多领域得到广泛应用,为推动数字经济的发展和社会进步做出更大贡献。

2. 正文2.1 第五代移动通信技术的特点1. 高速率:第五代移动通信技术在数据传输速率上有了显著的提升,可以实现更高的下载和上传速度,大大缩短了数据传输时间。

列举5g中的关键技术

列举5g中的关键技术5G关键技术随着信息技术的迅速发展,移动通信技术也在不断进步。

作为第五代移动通信技术,5G具有更高的速度、更低的延迟和更多的连接能力,为人们提供了更加智能和便捷的通信体验。

在5G中,有许多关键技术的应用,下面将列举其中的五个。

1. 大规模天线阵列技术大规模天线阵列技术是5G网络的关键技术之一。

传统的移动通信系统主要使用单个天线进行数据传输,而大规模天线阵列技术则可以同时使用多个天线进行数据传输,从而极大地提高了网络容量和覆盖范围。

这种技术可以通过波束赋形来实现精确的信号传输,有效地减少了信号干扰,提高了数据传输的可靠性和速度。

2. 毫米波技术毫米波技术是5G网络中的另一个关键技术。

相比于之前的移动通信技术,5G采用了更高频率的毫米波段,可以提供更大的带宽和更高的数据传输速率。

然而,毫米波信号的传输距离较短,易受到障碍物的影响。

为了解决这个问题,5G引入了波束赋形技术和中继技术,可以使毫米波信号在传输过程中更加稳定可靠。

3. 软件定义网络技术软件定义网络技术是5G网络的核心技术之一。

传统的移动通信网络通常需要通过硬件设备进行配置和管理,而软件定义网络技术可以将网络的控制平面和数据平面进行分离,使网络的配置和管理更加灵活和智能化。

这种技术可以根据不同的应用场景和服务需求,对网络进行动态调整和优化,提高网络的性能和效率。

4. 网络切片技术网络切片技术是5G网络的重要技术之一。

网络切片可以将一块物理网络划分为多个逻辑网络,每个逻辑网络都可以满足不同的应用需求和服务质量要求。

这种技术可以为不同的应用场景提供定制化的网络服务,例如工业控制、智能交通和虚拟现实等。

通过网络切片技术,5G网络可以提供更加灵活和可靠的通信服务。

5. 边缘计算技术边缘计算技术是5G网络的另一个关键技术。

传统的移动通信网络主要依靠云计算中心进行数据处理和存储,但是由于数据量庞大和时延要求,云计算中心往往无法满足实时性的要求。

5G移动通信技术

5G移动通信技术移动通信技术是现代信息社会的重要组成部分,随着科技的不断发展,移动通信技术也在不断进步。

5G移动通信技术作为最新一代的移动通信技术,具有更高的数据传输速率、更低的延迟和更大的网络容量,将为人们带来更快、更稳定的网络连接。

一、引言5G移动通信技术是指第五代移动通信技术,是在4G移动通信技术基础上的一次巨大飞跃。

它采用了全新的无线接入技术、网络架构和频谱利用方式,能够支持更多的设备连接、更高的速率和更低的时延,为各行各业提供了更多的发展机遇。

二、5G移动通信技术的核心技术1-高频带利用:5G移动通信技术采用了更高频率的无线电波,带宽更宽,传输速率更高。

2-大规模MIMO技术:通过增加天线数量和频谱利用效率,实现更大的网络容量和更高的数据传输速率。

3-超密集网络:通过增加基站数量和减小基站覆盖范围,实现更高的网络容量和更低的时延。

4-边缘计算:将计算和数据存储功能移动到网络边缘,提供更快的响应速度和更低的时延。

5-网络切片技术:将网络资源按需切分成独立的虚拟网络,满足不同应用场景的需求。

三、5G移动通信技术的应用场景1-智能交通:5G技术将实现车联网和智能交通系统的高效运行,提供实时的交通信息和导航服务。

2-工业互联网:5G技术将加速工业自动化和智能制造的发展,提高生产效率和质量。

3-医疗保健:5G技术将实现远程医疗和智能医疗设备的互联,提供更好的医疗服务。

4-虚拟现实与增强现实:5G技术将为虚拟现实和增强现实应用提供更高的速率和更低的时延,打开更广阔的市场。

四、5G移动通信技术的发展挑战1-频谱资源:5G技术需要更宽的频谱资源来支持更高的速率和更多的设备连接,但频谱资源有限,如何合理分配和利用成为挑战。

2-基础设施建设:5G技术需要新的基站和网络设备来支持更大的网络容量,但基础设施建设成本高昂,如何进行有效的投资和建设是一个重要问题。

3-安全和隐私保护:5G技术的广泛应用将带来更多的安全和隐私风险,如何保护用户信息和网络安全成为挑战。

《大规模MU-MIMO系统中高性能波束赋形技术研究》范文

《大规模MU-MIMO系统中高性能波束赋形技术研究》篇一一、引言随着移动互联网的飞速发展,无线通信技术已成为人们生活中不可或缺的一部分。

多用户多输入多输出(MU-MIMO)技术作为第五代移动通信(5G)的核心技术之一,以其显著提高频谱效率和系统容量的优势,得到了广泛关注。

而波束赋形技术作为MU-MIMO系统中的关键技术之一,对于提升系统性能和用户体验具有至关重要的作用。

因此,针对大规模MU-MIMO系统中高性能波束赋形技术的研究显得尤为重要。

二、大规模MU-MIMO系统概述大规模MU-MIMO系统通过在基站端配备大量的天线阵列,能够在同一时间对多个用户进行数据传输和接收,从而显著提高频谱效率和系统容量。

然而,随着天线数量的增加,系统复杂性和信号处理难度也相应增加。

因此,如何在大规模MU-MIMO系统中实现高性能的波束赋形技术,成为了当前研究的热点问题。

三、高性能波束赋形技术3.1 波束赋形基本原理波束赋形技术是通过调整天线阵列中各个天线的权重,使得信号在特定方向上形成较强的能量集中,从而提高信号的信噪比和传输效率。

在大规模MU-MIMO系统中,波束赋形技术能够有效地抑制干扰,提高系统性能。

3.2 关键技术研究(1)波束训练与选择:在大规模MU-MIMO系统中,由于天线数量众多,波束训练和选择成为了一个重要的问题。

研究人员通过设计高效的波束训练算法和选择策略,以降低训练开销和提高系统性能。

(2)波束成形算法:针对不同场景和需求,研究人员提出了多种波束成形算法。

这些算法通过优化天线权重,使得信号在特定方向上形成较强的能量集中。

常见的算法包括最小均方误差算法、最大比合并算法等。

(3)多用户协作波束赋形:为了提高系统性能和用户体验,多用户协作波束赋形技术得到了广泛关注。

该技术通过协调多个用户的天线阵列,使得信号在多个用户之间形成协同的波束赋形效果。

这不仅可以提高系统性能,还可以降低干扰和提高能效。

四、实验与结果分析为了验证高性能波束赋形技术在大规模MU-MIMO系统中的效果,研究人员进行了大量的实验和分析。

第五代移动通信中的核心技术

第五代移动通信中的核心技术在当今数字化飞速发展的时代,第五代移动通信技术(5G)正以惊人的速度改变着我们的生活和社会。

5G 带来的不仅仅是更快的网速,更是一场全方位的技术变革,为众多领域带来了新的机遇和挑战。

要深入理解 5G 技术,就必须了解其核心技术。

毫米波技术是 5G 中的一项关键核心技术。

在过去的移动通信中,我们主要使用的是低频段频谱。

然而,随着用户数量的不断增加和对通信速度需求的日益提高,低频段频谱资源变得越来越稀缺。

毫米波则具有丰富的频谱资源,能够提供更宽的带宽,从而大幅提升数据传输速率。

但毫米波也存在一些挑战,比如信号传播损耗大、容易被障碍物阻挡等。

为了克服这些问题,5G 系统采用了波束成形技术,通过调整天线阵列的相位和幅度,将信号集中发送到特定的方向,增强信号的强度和覆盖范围。

大规模多输入多输出(MIMO)技术也是 5G 的重要支柱。

传统的移动通信系统通常采用少量的天线进行信号传输和接收,而 5G 中的大规模 MIMO 技术则大幅增加了天线的数量。

通过在基站和移动终端上配置大量的天线,可以同时传输多个数据流,从而极大地提高了系统的容量和频谱效率。

这就好比在高速公路上增加了更多的车道,能够同时容纳更多的车辆通行,减少了拥堵,提高了交通效率。

超密集组网技术在 5G 中同样不可或缺。

随着移动数据流量的爆发式增长,单纯依靠增加频谱资源和提高频谱效率已经难以满足需求。

超密集组网通过在较小的区域内密集部署大量的小基站,缩短了用户与基站之间的距离,减少了信号传输的损耗,从而提高了网络的覆盖质量和系统容量。

想象一下,在一个繁华的商业区,每隔几十米就有一个小基站,用户无论走到哪里都能享受到高速稳定的网络连接。

网络切片技术则为 5G 满足不同应用场景的需求提供了可能。

5G 网络不再是一个单一的、通用的网络,而是可以根据不同的业务需求,如增强移动宽带、大规模物联网、低时延高可靠通信等,将网络切割成多个逻辑上独立的虚拟网络,每个网络切片都具有特定的网络特性和功能,以满足不同应用的要求。

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第五代移动通信中的核心技术摘要:在移动通信的演进历程中,我国依次经历了“2G跟踪,3G突破,4G同步”的各个阶段。

在5G时代,我国立志于占据技术制高点,全面发力5G相关工作。

组织成立IMT-2020(5G)推进组,推动重大专项“新一代宽带无线移动通信网”向5G转变,启动“5G系统前期研究开发”等,从5G业务、频率、无线传输与组网技术、评估测试验证技术、标准化及知识产权等各个方面,探究5G的发展愿景。

在5G研发刚起步的情况下,如何建立一套全面的5G关键技术评估指标体系和评估方法,实现客观有效的第三方评估,服务技术与资源管理的发展需要,同样是当前5G技术发展所面临的重要问题。

关键词:5G;服务技术;资源管理一、概述2013年12月,我国第四代移动通信(4G)牌照发放,4G技术正式走向商用。

与此同时,面向下一代移动通信需求的第五代移动通信(5G)的研发也早已在世界范围内如火如荼地展开。

在国内,华为、中兴、爱立信、诺基亚和上海贝尔、大唐、英特尔等公司均参与了2016年的5G技术研发试验第一阶段测试。

为尽早实现5G商用,在2017年,运营商、设备商,及相关产业链应结合5G研发试验第一阶段测试结果,对5G关键技术进行突破。

2017年12月21日,在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上,5G NR首发版本正式发布。

此举意味着各方已经对5G 网络标准达成了一致的意见,距离5G 商用网络的设立和运行又迈出了坚实的一步,因为它给各个公司划下了一个硬性的标准。

作为国家无线电管理技术机构,国家无线电监测中心(以下简称监测中心)正积极参与到5G相关的组织与研究项目中。

目前,监测中心频谱工程实验室正在大力建设基于面向服务的架构(SOA)的开放式电磁兼容分析测试平台,实现大规模软件、硬件及高性能测试仪器仪表的集成与应用,将为无线电管理机构、科研院所及业界相关单位等提供良好的无线电系统研究、开发与验证实验环境。

面向5G关键技术评估工作,监测中心计划利用该平台搭建5G系统测试与验证环境,从而实现对5G各项关键技术客观高效的评估。

为充分把握5G技术命脉,确保与时俱进,监测中心积极投入到5G关键技术的跟踪梳理与研究工作当中,为5G频率规划、监测以及关键技术评估测试验证等工作提前进行技术储备。

下面对其中一些关键技术进行简要剖析和解读。

二、5G核心技术详解2.1 高频段传输技术众说周知,无线通信依托于电磁波传播,最宝贵的资源莫过于频带。

目前,电信业者已开始研究毫米波技术,以便找到最适合移动应用的频率范围。

为了统一全球的毫米波频率标准,国际电信联盟(ITU)在近期的世界无线电通讯大会结束后,公布了24GHz到86GHz之间的全球可用频率的建议列表,最后28GHz、39GHz与73GHz三个频带逐渐脱颖而出(1)。

基于28GHz在美国、韩国与日本的可用性,加之美国电信业者早期现场测试的投入,该频谱无论是否成为国际标准,都可能直接成为美国的移动技术应用。

此外,韩国于2018年奥运展示5G技术的目标,也可能在标准组织确定5G标准之前,率先推动28GHz技术用于消费型产品上。

尽管目前仍无法确认28GHz是否可以广泛用于5G应用,但该频率在现阶段绝对非常重要。

在进行28GHz相关研究的同时,E波段(E-band)频率在近几年也引起了移动通讯领域的关注。

开篇所说的华为与沃达丰,正是在E-Band微波上对5G进行室外现场测试。

此外,区分73GHz与28GHz、39GHz三者关系的其中一项特性,就是可用的连续带宽。

73GHz中有2GHz的连续带宽可用于移动通讯,这是拟议频率频谱中范围最广的;28GHz仅提供850MHz的带宽;在美国,39GHz附近就有两个频带提供1.6GHz与1.4GHz带宽。

此外,根据Shannon定律,即更高的带宽代表更高的数据传输量,73GHz与另外两个频率相较更具优势。

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。

监测中心目前正在积极开展高频段需求研究以及潜在候选频段的遴选工作。

高频段资源虽然目前较为丰富,但是仍需要进行科学规划,统筹兼顾,从而使宝贵的频谱资源得到最优配置。

2.2新型多天线传输技术为了满足未来无线数据传输爆炸式的增长,5G(第五代移动通信技术)移动通信系统对频谱效率和能耗效率提出了更高的要求。

在5G关键技术探索中,大规模MIMO(Massive MIMO)技术能够深度挖掘空间维度无线资源,大幅度提升无线通信系统的频谱效率和能耗效率,脱颖而出,成为支撑未来新一代宽带绿色移动通信最具潜力的研究方向之一。

而有关研究工作尚处于起步阶段,存在着具有挑战性的基础理论和关键技术问题有待深入系统的研究。

因此需要在此领域展开大规模MIMO无线通信理论和技术研究,包括复杂无线环境中大规模MIMO信道模型和信道容量分析、信道状态信息获取理论和技术等。

由于引入了有源天线阵列,基站侧可支持的协作天线数量将达到128根。

此外,原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列,形成新颖的3D-MIMO技术,支持多用户波束智能赋型,减少用户间干扰,结合高频段毫米波技术,将进一步改善无线信号覆盖性能。

大规模多天线(又叫大范围多入多出技术和大范围天线系统)是一种多入多出(MIMO, multiple inputand multiple output)的通信系统,在系统中基站的天线数远高于终端的天线数目,通过建立极大数目达到终端的信道实现信号的顽健高速传输,并通过大规模天线简化MAC 层设计来最终实现信号的低时延传输。

在下一代无线通信系统中,大规模多天线的应用场景如图6 所示。

在5G 的大规模天线场景下,小区为宏蜂窝和微蜂窝2 种小区共存,网络分类可以为同构网络也可为异构网络,场景分为室外和室内这2 种场景,从相关测试文献得知,陆地移动通信系统70%的通信来自于室内,因此,大规模天线的信道可以分为宏小区基站对室外用户、室内用户,微小区基站对室外用户、室内用户,同时微小区也可作为中继基站进行传输,信道也包括从宏小区基站到微小区基站。

基站天线数可以趋于无限大,同时用户天线数目也可增大。

大规模多天线技术在整个5G 系统中会带来以下的一系列优点(2)19。

1) 相比于传统的多入多出系统,大规模多天线多入多出系统的空间分辨率被极大地提升了。

大规模多天线技术可以在没有基站分裂的条件下实现空间资源的深度挖掘。

2) 波束赋形技术能够让能量极小的波束集中在一块小型区域,因此干扰能够被极大地减少。

波束赋形技术可以与小区分裂、小区分簇相结合,并与毫米波高频段共同应用于无线短距离传输系统中,将信号强度集中于特定方向和特定用户群,实现信号的可靠高速传输。

3) 相比于单一天线系统,大规模多天线技术能够通过不同的维度(空域、时域、频域、极化域)提升频谱利用效率和能量利用效率。

因为这些可实现的优点,大规模多天线技术被认为是5G 中的一项关键可行技术。

目前研究人员正在针对大规模天线信道测量与建模、阵列设计与校准、导频信道、码本及反馈机制等问题进行研究,未来将支持更多的用户空分多址(SDMA),显著降低发射功率,实现绿色节能,提升覆盖能力。

2.3同时同频全双工最近几年,同时同频全双工技术吸引了业界的注意力。

利用该技术,在相同的频谱上,通信的收发双方同时发射和接收信号,与传统的TDD和FDD双工方式相比,从理论上可使空口频谱效率提高1倍。

全双工技术能够突破FDD和TDD方式的频谱资源使用限制,使得频谱资源的使用更加灵活。

然而,全双工技术需要具备极高的干扰消除能力,这对干扰消除技术提出了极大的挑战,同时还存在相邻小区同频干扰问题。

在多天线及组网场景下,全双工技术的应用难度更大。

从目前自干扰消除的研究成果来看,全双工系统主要采用物理层干扰消除的方法。

全双工系统的自干扰消除技术主要包括天线自干扰消除、模拟电路域自干扰消除以及数字域自干扰消除方法。

天线自干扰消除方法主要依靠增加收发天线间损耗包括分隔收发信号、隔离收发天线、天线交叉极化[、天线调零法等;模拟电路域自干扰消除主要包括环形器隔离,通过模拟电路设计重建自干扰信号并从接收信号中直接减去重建的自干扰信号等;数字域自干扰消除方法主要依靠对自干扰进行参数估计和重建后,从接收信号中减去重建的自干扰来消除残留的自干扰[50];全双工终端自干扰消除方法的原理如图7 所示。

目前的研究通过自干扰消除技术的联合应用,在特定的场景下,能够消除大部分自干扰(约120 dB),但是研究中的实验系统基本上是单基站、少天线和小带宽,并且干扰模型较为简单,对多小区、多天线、大带宽和复杂干扰模型下的全双工系统缺乏深入的理论分析和系统的实验验证。

因此,在多小区、多天线、大带宽和复杂干扰模型等背景下,更加实用的自干扰消除技术需要进一步深入研究。

为了使全双工技术在未来的无线网络中得到广泛的实际应用,对于全双工的研究,仍有很多工作需要完成,不仅需要不断深入地研究全双工技术的自干扰消除问题,还需要更加全面地思考全双工技术所面临的机遇和挑战,包括设计低功耗、低成本、小型化的天线来消除自干扰;解决全双工系统物理层的编码、调制、功率分配、波束赋形、信道估计、均衡、解码等问题;设计介质访问层及更高层的协议,确定全双工系统中干扰协调策略、网络资源管理以及全双工帧结构;全双工技术与大规模多天线技术的有效结合与系统性能分析等2.4 基于蜂窝网络的D2D通信在面向5G的无线通信技术的演进中,一方面,传统的无线通信性能指标,比如网络容量、频谱效率等需要持续提升以进一步提高有限且日益紧张的无线频谱利用率;另一方面,更丰富的通信模式以及由此带来的终端用户体验的提升以及蜂窝通信应用的扩展也是一个需要考虑的演进方向。

作为面向5G的关键候选技术,设备到设备通信(Device-to-Device,D2D)具有潜在的提高系统性能、提升用户体验、扩展蜂窝通信应用的前景,受到广泛关注。

基于蜂窝网络的D2D 通信,或称为邻近服务(Proximity Service,ProSe),是指用户数据可不经网络中转而直接在终端之间传输。

●提高频谱效率在D2D通信模式下,用户数据直接在终端之间传输,避免了蜂窝通信中用户数据经过网络中转传输,由此产生链路增益;其次,D2D用户之间以及D2D与蜂窝之间的资源可以复用,由此可产生资源复用增益;通过链路增益和资源复用增益则可提高无线频谱资源的效率,进而提高网络吞吐量(3)。

●提升用户体验随着移动通信服务和技术的发展,具有邻近特性的用户间近距离的数据共享、小范围的社交和商业活动以及面向本地特定用户的特定业务,都在成为当前及下阶段无线平台中一个不可忽视的增长点。

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