第五代移动通信系统若干关键技术概述
1g到5g各代技术及标准
1g到5g各代技术及标准一、第一代移动通信技术（1G）1G是一种模拟制式的移动通信系统，主要使用频分多址（FDMA）技术。
该系统只能提供语音通话服务，数据传输速率较低。
在标准方面，全球主要采用美国TIA-EIA的IS-95标准。
二、第二代移动通信技术（2G）2G引入了数字技术，提高了信号质量和数据传输速率。
相比1G，2G提供了更广泛的服务，包括语音、短信、数据和多媒体业务等。
主要采用的无线协议包括TDMA、CDMA和GSM等。
在全球范围内，主要的国际标准包括ETSI的GSM以及IS-95的升级版CDMA ONE等。
三、第三代移动通信技术（3G）3G是宽带无线通信技术，提供了更高的数据传输速率和更好的语音质量。
相比2G，3G引入了更先进的调制和编码技术，如OFDM和OFCDN等，使得数据传输更快、更可靠。
主要的国际标准包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等。
四、第四代移动通信技术（4G）4G是更先进的宽带无线通信技术，提供了更快的数据传输速率和更好的语音质量。
相比3G，4G引入了更先进的调制方案，如OFDMA，并采用了更先进的信道编码和调制策略。
全球范围内，主要的国际标准包括LTE-A（包括FDD-LTE和TD-LTE）、WiMAX 2.0和HSPA+等。
五、第五代移动通信技术（5G）5G是下一代移动通信技术，提供了更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的网络连接。
相比4G，5G引入了更先进的网络架构和技术，如大规模MIMO、毫米波通信、网络切片等。
全球范围内，主要的国际标准包括3GPP的5G NR（新无线电）和IMT-2020（5G）等。
六、各代技术的比较从第一代到第五代移动通信技术，随着技术的不断演进，移动通信系统的性能也在不断提高。
具体比较如下：1. 语音质量：随着技术的进步，语音质量得到了显著提高。
从第一代的模拟信号到第五代的数字信号，语音质量得到了显著改善。
2. 数据传输速率：随着数据传输速率的提高，用户可以更快地下载和上传数据，同时也可以更好地支持多媒体应用和服务。
5g通信原理
5g通信原理
5G通信原理是指第五代移动通信技术的传输原理。
其主要基
于以下几个关键技术：
1. 大规模多输入多输出 (Massive MIMO)：5G网络采用大规模
天线阵列，在相同频段上同时传输和接收多个数据流。
这种技术可以提高信号的容量和覆盖范围。
2. 毫米波(Millimeter Wave)：5G通信系统在毫米波频段工作，占据了高频段的资源。
毫米波可以提供更大的带宽，但在传输中存在强烈的传播路径损耗和信号衰减。
3. 网络切片 (Network Slicing)：5G网络支持网络切片，即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。
例如，可以为智能交通、工业物联网和虚拟现实等提供专门的网络切片。
4. 载波聚合 (Carrier Aggregation)：通过将多个频段绑定在一起，5G网络可以同时利用多个载波进行数据传输，从而提高数据
传输速度和系统容量。
5. 零时延(Ultra-Low Latency)：5G通信系统具备极低的时延，可以实现实时的互动和响应。
这对于应用领域如自动驾驶、远程医疗和智能工厂等至关重要。
6. 蜂窝小区密集部署 (Dense Cellular Networks)：5G网络采用
更高密度的蜂窝小区布局，通过减小基站之间的距离，提高网
络容量和用户体验。
总之，5G通信原理基于大规模MIMO、毫米波、网络切片、载波聚合、低时延和蜂窝小区密集部署等关键技术，旨在提供更高速率、更稳定可靠、更低时延的移动通信服务。
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 SA的网络架构和关键技术
5G SA的网络架构和关键技术5G Standalone（SA）是第五代移动通信技术（5G）的一种网络架构模式。
与之前的5G Non-Standalone（NSA）相比，SA采用了更加独立的网络架构，能够提供更高速的数据传输和更低的延迟。
下面将详细介绍5G SA的网络架构和关键技术。
1. 网络架构5G SA的网络架构主要由三部分组成：用户面、控制面和管理平面。
1.1 用户面（User Plane）用户面负责数据传输，包括用户数据的传输和处理。
在5G SA网络中，用户面通过分层架构来实现高效的数据传输。
用户数据流经用户设备（User Equipment，UE）进入无线接入网（Radio Access Network，RAN），然后通过传输网（Transport Network）进入核心网（Core Network，CN）。
在核心网内，用户数据会经过多个网络节点的处理，最终到达目标终端设备。
1.2 控制面（Control Plane）控制面负责管理网络资源，包括用户设备的接入认证、用户会话管理以及网络功能的调度和控制。
在5G SA网络中，控制面采用了灵活的分布式架构，可以更好地适应复杂的网络环境和服务需求。
核心网内的控制面由多个网络节点组成，每个节点负责管理一部分用户设备和网络功能。
1.3 管理平面（Management Plane）管理平面负责网络的管理和运维，包括网络配置、故障诊断和安全管理等。
在5G SA网络中，管理平面使用了统一的网络管理系统，能够集中管理和监控整个网络的运行状态，并及时对网络故障进行处理。
2. 关键技术2.1 网络切片技术网络切片是5G SA网络的关键技术之一，它可以将一个物理网络划分为多个独立的逻辑网络，每个网络都可以根据不同的业务需求和性能要求进行优化和配置。
通过网络切片技术，5G SA网络可以同时支持多种不同的应用场景，如增强移动宽带、工业互联网和车联网等。
2.2 Massive MIMO技术Massive MIMO（Massive Multi-Input Multi-Output）是5G SA网络中的关键无线通信技术，它通过使用多个天线来同时传输和接收多条数据流，提高了信号传输的容量和覆盖范围。
第五代移动通信技术
第五代移动通信技术第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。
也是4G之后的延伸，正在研究中，网速可达5M/S - 6M/S .诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作，完成加拿大首次5G网络技术的测试。
测试中使用了73GHz范围内频谱，数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。
鉴于两者的合作，外界分析加拿大很有可能将在5年内启动5G网络的全面部署。
由于物联网尤其是互联网汽车等产业的快速发展，其对网络速度有着更高的要求，这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。
因此无论是加拿大政府还是全球各地，均在大力推进5G网络，以迎接下一波科技浪潮。
不过，从目前情况来看5G网络离商用预计还需4到5年时间。
未来 5G 网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。
随着各种智能终端的普及，面向 2020 年及以后，移动数据流量将呈现爆炸式增长。
在未来 5G 网络中，减小小区半径，增加低功率节点数量，是保证未来 5G 网络支持 1 000 倍流量增长的核心技术之一。
因此，超密集异构网络成为未来 5G 网络提高数据流量的关键技术[8]。
未来无线网络将部署超过现有站点 10 倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持 10 m 以内，并且支持在每 1 km2 范围内为 25 000个用户提供服务。
同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到 1∶ 1的现象，即用户与服务节点一一对应。
密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离，使得网络的功率和频谱效率大幅度提高，同时也扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。
虽然超密集异构网络架构在 5G 中有很大的发展前景，但是节点间距离的减少，越发密集的网络部署将使得网络拓扑更加复杂，从而容易出现与现有移动通信系统不兼容的问题。
在 5G 移动通信网络中，干扰是一个必须解决的问题。
网络中的干扰主要有:同频干扰，共享频谱资源干扰，不同覆盖层次间的干扰等。
nr 子载波间隔
NR 子载波间隔一、NR 技术简介1.1 NR 技术概述NR（New Radio）是第五代移动通信标准，是5G技术的核心之一。
NR技术的引入使得移动通信性能进一步提升，为用户带来更高的数据传输速率、更低的时延以及更稳定的连接质量。
1.2 NR 的关键技术NR技术的关键技术之一是对子载波间隔的优化设计。
子载波间隔是指在物理层上，将频谱资源切分为一系列的子载波，子载波之间的间隔即为子载波间隔。
NR技术通过对子载波间隔的优化，实现了更高的频谱利用率和更快的数据传输速率。
二、NR 子载波间隔的作用2.1 子载波之间的隔离子载波间隔的设定可以有效隔离相邻子载波之间的干扰，提高无线通信系统的抗干扰能力。
通过增加子载波间隔，可以减少不同子载波之间的相互干扰，提高系统的通信质量。
2.2 频谱资源的利用子载波间隔的大小直接关系到频谱资源的分配。
在相同的频谱带宽下，通过合理设置子载波间隔的大小，可以实现更高的频谱利用率。
通过增大子载波间隔，可以减少子载波的数量，从而提高频谱资源的利用效率。
2.3 数据传输速率的提升子载波间隔的大小也会影响数据传输速率。
较小的子载波间隔可以提供更多的子载波数量，从而增加数据传输的容量，提高数据传输速率。
通过优化子载波间隔的分配，可以实现更高速率的数据传输，满足用户对高速数据传输的需求。
三、NR 子载波间隔的优化策略3.1 子载波间隔的选择在NR技术中，子载波间隔的选择是一个重要的设计参数。
通常情况下，子载波间隔的大小会根据具体的场景和需求进行选择。
在高速移动场景下，可以选择较大的子载波间隔，以提高频谱利用率和数据传输速率。
在低速移动或者室内场景下，选择较小的子载波间隔，可以提高系统的容量和覆盖范围。
3.2 动态子载波间隔调整为了更好地适应不同的场景和需求，NR技术支持动态子载波间隔调整的功能。
通过动态调整子载波间隔的大小，可以根据网络负载和用户需求实现更优化的资源分配。
例如，在高负载时可以通过缩小子载波间隔来提高频谱利用率和容量，而在低负载时可以通过增大子载波间隔来减少干扰，提高通信质量。
5g技术简介
5g技术规范的应用范围广泛，包括移动通信、智能制造、智慧城市、智能交通等领域。同时，5g技术规范也支 持互联网+、物联网、工业互联网等新兴领域的发展。
5g技术的标准化组织
3gpp
3gpp是全球最大的无线通信标准组织之一 ，主要负责制定无线通信标准和蜂窝网络标 准。
itu
itu是全球最大的电联组织之一，主要负责 制定国际电联的无线通信标准和建议。
技术优势
高频频谱技术可以提供更高的传输速率和更低的延 迟。
技术应用
广泛应用于无线局域网、蓝牙等短距离通信 领域。
网络切片技术
技术原理
网络切片技术将网络资源划分为多个虚拟网络，每个虚拟网络可以 根据业务需求进行定制化配置。
技术优势
网络切片技术可以满足不同业务的需求，提高网络资源的利用率。
技术应用
广泛应用于云计算、物联网等领域。
5g技术的未来前景
物联网和智能制造
5g技术将为物联网和智能制造领域带来 革命性的变革，实现更加高效、智能的生
产和物流管理。
智慧城市和智能交通
5g技术将为智慧城市和智能交通领域带 来巨大的机遇，实现更加高效、安全和便 捷的城市管理和交通出行。
医疗保健和教育
5g技术将为医疗保健和教育领域带来前 所未有的机遇，实现更加高效、便捷的远
边缘计算技术
技术原理
边缘计算技术将计算任务分配到网络边缘的设 备上执行，以减少数据传输延迟和网络负载。
技术优势
边缘计算技术可以提供更快的响应速度和更低 的网络负载。
技术应用
广泛应用于物联网、工业互联网等领域。
设备到设备通信技术
技术原理
设备到设备通信技术允许设备之间直接进行通信， 无需经过基站或其他设备的转发。
移动通信-5G移动通信系统与关键技术
5G移动通信系统与关键技术摘要信息和网络技术的快速发展使得无线移动通信网络的数据流量每年呈指数级增长，不断发展。
移动网络成为了现代生活的必需品，生活中的实物都与移动网络息息相关，而随着新兴的智能业务发展，亟需更多高速、高效、智能的移动通信技术作为其发展的基础。
随着4G移动通信网络的普及，不难发现，虽然已经在3G基础上进行改善，但仍然难以满足新兴业务的要求，因此5G移动通信进入了发展阶段，5G移动通信技术的发展是为了适应和满足全球智能终端的普及和移动互联网的快速发展。
本文首先概述了5G移动通信技术，其次分析讨论了几个关键技术要点以及5G技术的三大应用场景，最后对5G的特色应用进行概述讨论。
关键词：5G；发展；关键技术；应用场景；特色应用目录目录一、5G系统概述 (2)二、5G系统基础知识 (3)2.1 5G系统关键技术 (3)2.2 5G系统三大应用场景 (3)2.2.1 uRLLC (3)2.2.2 eMBB (3)2.2.3 mMTC (4)2.3 5G网络切片 (4)三、5G系统特色业务应用 (4)3.1 智慧城市 (5)3.2 虚拟现实 (5)参考文献 (6)一、5G系统概述由于4G蜂窝网络的发展被认为已于2011年结束，因此研究界的注意力现在集中在无线通信技术的创新上，因此引入了第五代（5G）技术。
每一代技术的发育的周期通常被认为是大约10年，因此，5G网络有望在2020年左右部署。
5G与之前四代系统之间的最大区别在于技术的复合性，并不只是单一的技术，而是当前所有通信技术的综合。
作为最新一代移动通信技术，该技术的安全性、覆盖范围以及灵活性得到了极大的提高，峰值速率达到10Gb/s的同时解决了4G 网络中存在的问题。
凭借最先进的技术和频谱效率，它可以满足当前移动业务流量的需求，并建立一个高度可靠的网络社会。
5G的特点体现在以下几个方面：第一，网络设备的快速扩展将是4G网络的100倍；其次，网络消耗的能量更少，达到了节能的目的；再次，5G所需的频率比4G高约10倍，通过压缩等技术，可以有效提高频率利用率。
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第五代移动通信系统若干关键技术概述【摘要】在将协作中继技术和认知无线电技术相融合的认知中继网络中，进一步采用大规模MIMO技术，构成大规模MIMO多用户认知中继网络，深度挖掘空间维度无线资源，从而大幅度提升频谱效率、能量效率和传输可靠性。
对5G移动通信系统若干关键技术进行综述，对大规模MIMO 技术、协作中继技术以及认知无线电技术这些具有代表性的技术进行介绍和梳理，重申其重要作用和意义。
【关键词】大规模MIMO 认知中继网络频谱效率能量效率5Gdoi：10.3969/j.issn.1006-1010.2015.13.011 中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2015）13-0051-06 引用格式：杨睛，陈蕾，刘琪，等. 第五代移动通信系统若干关键技术概述[J]. 移动通信，2015，39（13）：51-56.1 引言随着移动互联网的迅猛发展，人们对无线传输速率要求越来越高，通信系统能源消耗所占的比例不断增加，绿色通信也越来越受到人们的关注。
因此，如何在4G基础上，进一步提升无线移动通信的频谱效率和能量效率，是4G/5G移动通信的核心所在[1-2]。
为了提高无线资源利用率、改善系统覆盖性能、提升通信的能量效率，多用户多输入多输出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）技术、协作中继技术以及干扰对齐技术得到了业界的广泛关注。
然而，这些技术并不能从根本上带来系统容量的飞跃提升，也无法满足用户的需求。
为此，研究者们提出大规模MIMO技术，在基站设以大规模阵列天线代替目前所采用的多天线，由此形成大规模MIMO通信系统，大规模MIMO系统具有无可比拟的技术优势：空前的频谱效率，更高的能量效率，精准的空间区分度，相对廉价的硬件实现等[3-4]。
另一方面，无线中继技术和认知无线电（CR，Cognitive Radio）技术分别被认为是提高系统传输可靠性和频谱利用率的核心技术。
无线中继技术具有潜在能力扩展通信业务覆盖区域，实现分集增益以抵抗大小尺度衰落[5]等优点；认知无线电技术允许非授权用户或认知用户（SU，Secondary User）在不影响授权用户（PU，Primary User）的服务质量（QoS，Quality of Service）的前提下，灵活、动态地进行频谱接入，共享分配给PU的频谱资源[6]，从而提高频谱效率。
综上所述，大规模MIMO技术、协作中继技术、认知无线电技术在提升频谱效率、能量效率、传输可靠性等方面具有较强的技术优势，是第五代移动通信系统中最具潜力的技术。
2 大规模MIMO技术大规模MIMO技术通过在基站端架设数百根低功率天线，使得天线数较4G系统中的4（或8）根增加了一个数量级，天线数目远远超过在同一时频资源上同时调度的单天线用户数量，模型框图如图1所示。
大规模天线阵列所带来的分集增益、阵列增益以及干扰抑制增益，使得每个用户与基站之间通信的功率效率和频谱效率得到极大提升。
由于大规模MIMO技术的研究都才刚刚起步，有大量的未知空间待探索，比如信道建模、导频污染、最优波束成型等。
图1 大规模天线通信系统框图近年来，大规模MIMO引起了学者们的广泛关注，并在信道容量[7，8]、预编码方案[3，9]、能量效率[8]、导频污染[10]、单载波传输方案[11]等方面取得了一些进展。
另一方面，如何使用更少的天线，而不是无穷多的天线来获取更高的频谱效率？在参考文献[12，13]中对此问题进行了研究。
文献[12]针对大规模分布式天线系统，提出了2种天线选择方案，以优化能量效率和频谱效率为目标，减少使用的天线数目；文献[13]对在接收端采用匹配滤波器接收机的问题进行了研究。
为了获得大规模MIMO系统的性能增益，基站需要获取信道状态信息（CSI，Channel State Information）。
基于信道估计和反馈问题的考虑，上下行信道具有互易性的时分双工（TDD，Time Division Duplexing）模式[3]成为当前大规模MIMO技术研究的重点。
众所周知，频分双工（FDD，Frequency Division Duplexing）模式不具有上下行信道的互易性。
如何在FDD系统下采用大规模MIMO技术？目前，学术界主要有2种方法：一种方法是基于部分CSI[14]或者甚至在没有任何CSI信息的情形下，设计高效的预编码方案；另一种方法是利用压缩感知的方法降低反馈开销[15]。
以上的研究大多在假设信道满足独立同分布Rayleigh衰落信道的基础上。
实际上，由于大规模MIMO天线系统的信号传输具有精准的方向，并且毫米波的传播具有准光（quasi-optical）特性，视距信号（LoS，Line-of-Sight）在大规模MIMO系统中会占据主导地位[8]。
而Rayleigh衰落模型仅仅适用于不存在LoS信号的情形，在大规模MIMO系统中仍然采用Rayleigh衰落模型不太合理。
适合建模存在LoS信号的信道模型有Rician、Nakagami-m、?-μ等。
目前，仅有少量文献考查了独立同分布Rician信道模型[8]下的系统性能，尚无在更为复杂的Nakagami-m、?-μ衰落环境下的相关研究报道。
另一方面，独立同分布的假设也有些欠妥当，毕竟当天线数目变得非常巨大时，信道具有高度的空间相关性。
然而，从目前的文献检索来看，这方面的研究也非常少，仅有少量文献就此问题展开研究。
比如参考文献[16]和参考文献[17]在相关Rayleigh衰落信道下对多小区多用户大规模MIMO系统的频谱效率性能进行了研究。
因此在典型实际应用场景下，对于大规模MIMO无线信道的实际建模以及传输性能的研究工作有待进一步开展。
3 认知中继网络无线中继技术具有扩展无线覆盖区域、实现分集增益提升系统抗干扰性能[5]等优势，在一定程度上改善了无线通信的性能。
然而，随着移动用户的逐渐增多和多媒体移动通信业务的急剧增长，有限的频谱资源与快速增长的频谱需求之间的矛盾日益尖锐。
单纯地依赖中继技术还远远无法解决下一代无线通信系统发展所面临的困难和挑战。
认知无线电技术的出现打破了传统固定频谱分配机制，可提高频谱资源的利用率[6]。
频谱接入是认知无线网络的关键技术之一，在underlay接入方式中，SU和PU同时占用同一频谱资源，为了保证PU的QoS，要求SU对于PU 的干扰功率必须低于某一确定的门限值（Interference Temperature，干扰温度），因此限制了SU的发射功率，这使得SU的传输范围和传输性能受到很大的影响。
把无线中继技术和认知无线电技术相融合，构成认知中继网络，不但能利用分集增益以抵抗信道衰落，拓宽网络覆盖范围，还能提高频谱利用率，对其研究具有重要意义。
一个典型的认知中继网络如图2所示：图2 认知双向中继网络系统示意图在协作单中继通信场景下（如图3所示），假设认知网络中信源S、中继R以及目的节点D都位于一条直线上，并且它们的坐标分别为（0，0）、（1/2，0）、（1，0），考虑授权用户PU处于3种不同位置的情况下，即PU位于（0.44，0.44）、（0.55，0.55）以及（0.66，0.66）这3个坐标下，图4所示中断概率的结果表明：一方面，有中继协作下的系统传输性能要比直传链路（即无中继协作）的性能好；另一方面，PU 的位置会影响到认知网络的传输性能，当PU位于坐标（0.66，0.66）时，系统传输性能最佳。
图3 认知单中继网络示意图图4 不同PU位置下的中断概率对比在多协作中继通信场景中，存在认知信源S到认知目的节点D的直传链路的情况下，中继节点个数K从2个变化到6个时的系统中断概率的不同结果如图5所示，可以看出系统的传输性能随着中继节点个数K的增加而明显改善。
对于认知中继网络来言，发射功率约束和（来自PU的）共道干扰，是其有异于传统中继网络的主要特征。
认知节点的发射功率约束包括干扰温度（分为均值干扰功率约束和峰值干扰功率约束2类）、最大发射功率约束。
然而，从文献调研来看，针对认知中继网络在物理层的传输性能的分析研究工作还比较少。
考虑在不同发射功率约束条件下（如峰值干扰功率约束[18]、联合峰值干扰功率约束-最大发射功率约束[19]），不同的中继信号处理方式（AF/DF），学者们针对认知中继网络，获得了其在Rayleigh[18]、Nakagami-m[19]等衰落环境下的理论成果。
需要指出的是，以上研究多数考虑的是Rayleigh衰落和Nakagami-m衰落，然而这些衰落分布模型可能不能很好地对实际的网络环境进行建模，这使得相关分析结果存在较大的局限性，对认知中继网络的研究有待进一步开展。
4 大规模MIMO在中继网络中的应用在中继网络中进一步采用大规模MIMO技术，可深度挖掘空间维度无线资源，从而大幅度提升频谱效率、能量效率和传输可靠性。
考虑如图6所示的大规模MIMO双向中继网络，2K个用户在第一阶段同时将各自的信号传送给中继，中继在第二阶段时将处理过的信号广播给2K个用户。
理论研究表明，当用户或中继站的发送功率减少到单天线中继站发送功率的1/N时，网络不但能获得较高的能量效率，同时能获得较高的频谱效率，如图7、图8和图9所示。
图7―图9中的3种情形分别为：情形一代表用户发送功率降低为1/N，即为P/N；情形二代表中继发送功率降低为1/N，即为P/N；情形三代表用户和中继发送功率均降低1/N。
从图7、图8和图9可以看出：随着中继天线数N的增加，频谱效率增加并趋于较高的稳定值，情形一的频谱效率最高。
情形一和情形二的能量效率较低，情形三的能量效率呈线性增加。
因此，在大规模MIMO系统中，在不损耗系统频谱效率的情况下，可以大幅度地降低用户或基站发送功率，从而保证较高的能量效率，实现绿色通信。
图6 大规模MIMO多用户双向中继系统模型图7 在情形一和二下能量效率随着中继天线个数增加的变化曲线图8 在情形三下能量效率随着中继天线个数增加的变化曲线图9 频谱效率随着中继天线个数增加的变化曲线目前，针对大规模MIMO在传统中继网络中的研究已有一些研究成果[20-22]，但是尚未出现大规模MIMO在认知中继网络中的相关研究报道。
在已有的相关文献报道中，大规模MIMO多用户单向中继通信网络，通常假设两跳中继网络场景，独立同分布Rayleigh衰落信道，已知完备CSI，固定中继通信协议。
像频谱效率更高的选择中继、增强中继以及双向中继通信中的机会信源选择协议，更广泛的多跳中继网络场景以及更切合实际的相关衰落信道等都没有相应的研究报道。
仅有少量关于小规模天线配置下的MIMO系统在认知中继网络中的相关研究。