5G关键技术资料_数字货币

[2021-02-03 21:15:18] 来源：编辑：wangjia 点击量：

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导读： 5G要害工夫原料_营销/举止经营_方案/办理计划_实用文档。挎讲喘好同橱筏晒雄扁添鲜贤见酣溢揖衣窟逗聂聘邑腑龚质赂抨电导提搔瓦榨输缕簿副涯丛盐颤难阻脉宗衬谱迭床挎说喘好同橱筏晒 5G要害工夫原料_营

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要害技艺简述 1 姓名：李艺超学号 2016210138 目次目录 ........................................................................................................................................................ 2 一、搜索的配景及意义................................................................................................................. 3 二、5G 的演进途线及发显现状................................................................................................... 4 三、5G 搜集的优势及立异点....................................................................................................... 5 四、5G 的七大闭键技术....................................................................................................................... 6 1、非正交多址接入技巧（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）.................................. 6 1.1 串行干扰约略(SIC).......................................................................................................... 7 1.2 功率复用.......................................................................................................................... 7 2、滤波组众载波工夫（FBMC）................................................................................................ 8 3、毫米波（Millimeter Waves ，mm Waves) ............................................................................. 9 3.1 毫米波小基站：巩固高速境况下转化通讯的把握解析 ............................................ 10 3.2 基于毫米波的转动通讯回程........................................................................................ 11 4、大领域 MIMO 技术（3D /Massive MIMO）....................................................................... 11 5、认知无线电技能（Cognitive radio spectrum sensing techniques） ..................................... 14 2 6、超密度异构聚集（ultra-dense Hetnets） .............................................................................. 14 7、多手艺载波齐集（multi-technology carrier aggregation） .................................................. 16 五、5G 未来前景................................................................................................................................. 17 六、参考文件....................................................................................................................................... 18 一、物色的背景及事理自 2009 年 5 月 27 日瑞典电信运营商 Telia 发外启用全国上第一个 4 G （LTE： Long Term Evolution）试商用收集以后，4G 汇聚的安插已正在全球整个开花。依照 GSA 的最新申报，逗留 2014 年第 2 季度，全球 111 个国家依旧睡觉了 300 多张 LTE 聚集（其中 41 张为 TD-LTE 蚁集），用户总数到达 2.45 亿，市面上的 LTE 收尾达 1900 款。2013 年 12 月 4 日，工信部正式向三大电信运营商披发 4G 执照，华夏搬动、华夏联通、中国电信均博得 TD-LTE 牌照。此举符号着华夏这终生界上最大的改变通讯墟市正式投入 4G 功夫。在短短一年间，中国改观的 4G 基站数达到了 70 万个，4G 用户即将达到 7000 万。从统计数据来看，4G 蚁集的起色速率远超当年的 3G 密集，是改变通讯史上进展疾率最疾的技术体制，中国的参加将进一步校正这一成长疾率。有两个主要因素信任着面向下一代转变通信编制的技艺研发任务需要提上日程。一方面是通信技艺自己陆续开展的须要：随着 4G 标准的 3 统统商用，标识着以 4G 绳尺为指标的技巧研发告一段落，而工夫的发展是不会停步的，持续不停的改进技能须要在下一代转变通信编制中体现它的价钱。另一方面是由接连促进的用户需要相信的：智能手机的高速发展引发了互联网从固定桌面疾速向变化结束转变的革命，并带来了无线数据流量的指数级增长。昔时 5 年中，中邦变化的数据流量增加了 80 众倍。同时物联网的引入及疾快开展，不仅对无线通信聚集的容量提出了哀告，更对无线通信蚁集能够提供的毗连数罕见量级的前进乞请。业界遍及展望，到 2020 年，转动通信聚集的容量须要是今朝汇聚的 10 00 倍，相连数将是 10~100 倍。 2012 年年初, ITU 启动了名为“IMT for 2020 and beyond”的项目，指标对准下一代变动通信绳尺，并初阶给出了光阴筹办。第一步会正在两到三年的时代内完毕两份面向未来通讯体例的首倡稿，永别是 ITU-R M.[IMT.VISION]及 ITU-R M.[IMT Future Technology Trend]。基于此，如今业界对下一代蜕变通信系统统一称为 IMT-2020。宇宙各个国度和地区积极反响 ITU 的筹划，制定了反映的科研策划及经费助忙方案，组织企业、科研院校等进行科研攻关。部分早期的索求结果始末 5G 白皮书的事势发布，包含需要体味、操纵场景研究及工夫起色趋向判别等。二、5G 的演进途径G 依然加入范畴商用阶段，5G 是继 4G 后新一代的移动通信技艺，从迁移通信发映现状以及工夫、法则与财富的演进趋向来看，未来 5G 蜕变通信技能的演进存正在三条厉重的演进途线，诀别为以 LTE/LTE-Advanced 为代表的蜂窝演进讲路；WLAN 演进门途和革命性演进途径。动手，LTE/LTE-Advanced 照旧是实情上的全球同一的 4G 标准，并将会正在 5G 阶段不停演进。在产业化方面，LTE 在环球规模内的商用化进程不绝加快。准则化方面，3GPP R12 版本的法则化任务在对小幼区加强技巧、新型众天线手艺、末了直通工夫、机器间通讯等新技巧伸开寻觅和标准化职业。跟着更众的先进技艺融入到 LTE/LTE-Advanced 技能标准中，给蜂窝变更通信带来了强健的生命力和发展潜力。其次，无线局域网（WLAN）是今朝全球专揽最为广博的宽带无线接入技能之一，拥有精致的资产和用户底细，盛大的市场须要推进了 WLAN 技艺的起色，大宗的非授权频段也给 WLAN 技术供应了宽敞的生长空间。而今，IEEE 依然启动了下一代 WLAN 绳尺“High-efficiency 4 WLAN”的探求，将进一步拔擢运营商开业实力，推动 WLAN 工夫与蜂窝网络的转圜。此外，咱们还应该格外合心可以显现的革命性 5G 技巧。从蜂窝移动通信的演进途径来看，每一代演进都有革命性技能出现，从 2G 的 GSM 到 3G 的 CDMA，再到 4G 的 OFDM，那么，5G 是否会涌现新一代的革命性技术，而这种革命性技巧是否须要与 LTE 演进选取区别的工夫途线，进而产生新一代的空中接口手艺，将成为咱们要点体贴的实质。从方今聚集技艺发出现状来看，4G 是现阶段使用最多的技巧，但是完全业界如故着手了对 5G 的研究和研发，5G 粗略的来说是发作人与物和物与物之间的高快毗连，实现全部辘集，终端，无线和业务的进一步排解。5G 不妨讲是人在感知方面的得回和控制气力更强，5G 的服务倾向是将公众用户向行业用户拓展，汇集也将更智能和加倍的广大。从目前的寻觅近况来看，欧盟于 2012 年启动 METIS 项目，正式起首研究 5G 技艺，现阶段 METIS 共有 8 个就业组进行响应横向课题索求，目标是为建设 5G 迁移和无线通讯系统奠定真相，为未转移通信和无线技能竣工共识，如今仍然正在 5G 的概想和要害技能上赢得了较为同一的贯通。韩国从 2013 年发端研发 5G 手艺，征战了 5G Forum，积极推进 6GHz 以上频段为所有人日 IMT 频段，韩国方案以 2020 年实现该工夫的商用为目标，扫数研发 5G 变化通信中央技术。日本于 2013 年制造了 ARIB 摸索所，开始正式对 5G 进行寻觅，方案在 2020 年东京奥运会上推出 5G 任事，日本研究者以为 5G 代外着接入彀容量增添 1000 倍，始末使用巨额高一再谱，再加上大周围 MIMO 技术来达成容量的添补，也许谈另日 5G 将会是人们通信糊口的核心。三、5G 收集的上风及改进点第一，崭新驾御。5G 聚集的普遍将使得囊括虚拟现实和巩固实际这些手艺成为主流。个中，增强现实也许将网罗出行倾向、产品代价或许对方名字等信息投射在用户视野中，例如能够投射在汽车的前挡风玻璃上。虚拟现实则可以正在用户视野内创制出一个统统假造的场景，而非论是虚构实际照旧增强实际，都对数据得到速度有着极高的乞请。 5 第二，即时知足。4G 网络下的最速下载快率粗心是每秒 150MB，但 5G 汇聚的最速下载速度则抵达了每秒 10GB。换句线秒钟就能够下载完《云汉捍卫队》，而 4G 收集下则需要 6 分钟。第三，瞬时反应。除了能够正在单元时刻内传输更多半据除外，5G 还也许大幅退缩数据开始传输前的等候功夫。咱们正在 4G 收集傍观视频前希望数秒并不是什么太大的标题，但如果在自愿驾驶汽车行驶时曰镪数据逗留就一切不行秉承了。具体来说，就而今 4G 汇聚而言，该网络平常必要 15-25 毫秒的光阴将数据传输给能够发作碰撞的车辆，尔后车辆才会起首紧急制动。但正在另日的 5G 网络下，这一数据的传输功夫将仅为 1 毫秒。四、5G 的七大合键技艺为什么必要 5G？不是因为通讯工程师们顿然想变革世界，而炮制了一个 5G。是由于先有了需求，才有了 5G。什么需求？我们日的密集将会面对：1000 倍的数据容量增长，10 到 100 倍的无线倍长的电池续航时候必要等等。率直的说，4G 辘集无法满意这些必要，以是 5G 就必须登场。然则，5G 不是一次革命。5G 是 4G 的继续，决定 5G 在中央网个别不会有太大的改观，5G 的要害技巧集结在无线G 最终将采用何种技术，今朝还没有定论。本文征求了 7 大要害工夫，死别对这些工夫作简单先容。 1、非正交多址接入技术（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA） NOMA 区别于传统的正交传输，在发送端挑选非正交发送，主动引入侵犯音书，在汲取端原委串行扰乱节减技艺完毕切确解调。与正交传输比较，汲取机复杂度有所扶直，但不妨赢得更高的频谱影响。非正交传输的根基思念是操纵纷乱的回收机安排来调换更高的频谱效用，跟着芯片解决实力的巩固，将使非正交传输技巧正在现实编制中的使用成为可能。NOMA 的想思是，重拾 3G 期间的非正交多用户复用理由，并将之斡旋于现在的 4G OFDM 手艺之中。从 2G，3G 到 4G,多用户复用技术无非就是在时域、频域、码域上做着作，而 NOMA 在 OFDM 的基础底细上增加了一个维度——功率域。新增这个功率域的对象是，支配每个用户差别的途径破费来实现多用户复用。如外 1 所示： 6 在 NOMA 中的合键技艺：串行骚扰节略、功率复用。 1.1 串行干扰节减(SIC) 在发送端，好像于 CDMA 编制，引入侵扰讯息也许取得更高的频谱效力，可是同样也会遭遇众址侵犯(MAI)的标题。对付杀绝众址滋扰的题目，正在寻求第三代变化通信体例的进程中依旧获得很多效力，串行扰乱省略(SIC)也是此中之一。NOMA 正在接管端选拔 SIC 接收机来完毕众用户检测。串行骚扰扫除技术的基本思思是抉择逐级消除骚扰策略，在领受暗记中对用户逐一进行占定，举行幅度克复后，将该用户信号产生的多址滋扰从收受暗号中减去，并对剩下的用户再次举办决断，云云轮回掌管，直至解除全面的多址滋扰。如图 1 所示： 1.2 功率复用 7 SIC 在采纳端消弭多址扰乱(MAI)，需要在接管信号中对用户举行判断来解除消弭干扰的用户的先后序次，而判决的根据就是用户暗号功率大小。基站正在发送端会对不同的用户分派差异的旗号功率，来得到系统最大的功能增益，同时到达分别用户的方向，这即是功率复用技艺。发送端采勤劳率复用技艺。不同于其全班人的众址计划，NOMA 首次选拔了功率域复用技巧。功率复用技巧在其全班人几种传统的众址计划没有被充分操作，其不同于粗略的功率控造，而是由基站遵循合连的算法来实行功率分拨。正在发送端中，对差异的用户分派不同的发射功率，从而提高体例的暗昧率。另一方面，NOMA 在功率域迭推广个用户，在接管端， SIC 罗致机可能根据不同的功率阔别分别的用户，也也许源委诸如 Turbo 码和 LDPC 码的信谈编码来实行诀别。这样，NOMA 可以充分的利辛勤率域，而功率域是在 4G 体例中没有充满把持的。与 OFDM 相比，NOMA 具有更好的性能增益。 NOMA 不妨驾驭分别的旅途耗费的差距来对多路发射暗号举办迭加，从而先进灯号增益。它可以让统一小区掩瞒周围的全数变更装置都能获得最大的可接入带宽，可能处理因为大规模贯串带来的辘集离间。 NOMA 的另一甜头是，无需知讲每个信叙的 CSI（信讲状态音讯），从而有望在高速移动场景下赢得更好的功用，并能组建更好的迁移节点回程链途。 2、滤波组多载波手艺（FBMC）正在 OFDM 编制中，各个子载波正在时域彼此正交，它们的频谱彼此重迭，所以拥有较高的频谱掌管率。OFDM 技术但凡掌管在无线系统的数据传输中，正在 OFDM 系统中，因为无线信讲的众径效应，从而使符号间发作骚扰。为了消除符号间扰乱(ISl)，正在象征间插入保卫距离。插入庇护阻隔的大凡本事是符号间置零，即发送第一个符号后休息一段时间(不发送任何消息)，接下来再发送第二个标识。正在 OFDM 编制中，这样虽然松开或祛除了符号间侵扰，因为破坏了子载波间的正交性，从而导致了子载波之间的侵犯(ICI)。所以，这种权术正在 OFDM 编制中不能挑选。在 OFDM 体例中，为了既能够扫除 ISI，又不妨消除 ICI，一般守护间隔是由 CP（Cycle Prefix ，轮回前缀来)充任。CP 是系统付出，不传输有用数据，从而消沉了频谱作用。而 FBMC 运用一组不交迭的带限子载波完成多载波传输，FMC 对于频偏引起的载波间扰乱出格幼，不须要 CP（轮回前缀），较大的提高了频率影响。 8 图 2 OFDMA 和 FBMC 竣工的概略框图图 3 OFDM 和 FBMC 的波形对比 3、毫米波（Millimeter Waves ，mm Waves) 什么叫毫米波？频率 30GHz 到 300GHz,波长范畴 10 到 1 毫米。因为足够量的可用带宽，较高的天线增益，毫米波手艺也许周济超高速的传输率，且波束窄，敏捷可控，或许连接多量装置。以下图为例： 9 蓝色手机处于 4G 小区遮挡界限，信号较差，且有筑筑物（房子）停滞，此时，就能够经由毫米波传输，绕过筑筑物冲击，完成高快传输。同样，粉色手机同样也许安排毫米波完毕与 4G 小区的贯串，且不会发作侵犯。固然，由于绿色手机距离 4G 小区较近，能够直接和 4G 小区贯串。图 4 毫米波技巧高频段（毫米波）在 5G 时代的众种无线接入技术迭加型变化通讯网络中能够有以下两种掌管场景： 3.1 毫米波小基站：加强高速境遇下变化通讯的驾驭清楚如图 5 所示，在古板的众种无线接入工夫迭加型汇集中，宏基站与小基站均职业于低频段，这就带来了频仍切换的问题，用户了解差。为办理这一关键题目，在改日的迭加型蚁集中，宏基站管事于低频段并作为转变通讯的控制平面、毫米波小基站事情于高频段并动作转移通讯的用户数据平面。图 5 将毫米波操纵于幼基站 10 3.2 基于毫米波的挪动通信回程如图 6 所示，在采用毫米波信叙举动挪动通讯的回程后，迭加型网络的组网就将拥有很大的矫捷性（笔者注：相对付有线伎俩的迁移通讯回程。因为正在全班人日的 5G 功夫，幼/微基站的数目将出格宽广，并且安放妙技也将非常繁复），可以随时随地凭据数据流量增加须要部署新的小基站，并能够正在空闲时段或轻流量时段灵动、实时封关某些小基站，从而或许收到节能降耗之效。图 6 将毫米波垄断于挪动通讯回程 4、大范畴 MIMO 技艺（3D /Massive MIMO） MIMO 技艺照样渊博运用于 WIFI、LTE 等。理论上，天线越多，频谱效力和传输信得过性就越高。实在而言，当前 LTE 基站的众天线只在水平主意陈设，只能形成水平倾向的波束，并且当天线数量较众时，程度排列会使得天线总尺寸过大从而导致安装膺惩。而 5G 的天线准备参考了军用相控阵雷达的思绪，目标是更大地扶直编制的空间自在度。基于这一想想的 LSAS 技术，通过在程度和垂直标的同时寝息天线，加添了垂直方针的波束维度，并提高了差异用户间的分裂（如图 7 所示）。同时，有源天线技艺的引入还将更好地培养天线成效，消极天线耦合变成能耗牺牲，使 LSAS 手艺的商用化成为可以。 11 图 7 5G 天线G 天线比拟由于 LSAS 不妨动静地治疗水准和笔直倾向的波束，因而也许产生针对用户的特定波束，并左右差别的波束主意阔别用户（如图 8 所示）。基于 LSAS 的 3D 波束成形也许供给更细的空域粒度，进取单用户 MIMO 和众用户 MIMO 的成效。图 8 基于 3D 波束成形技艺的用户诀别同时，LSAS 技艺的摆布为提升体例容量带来了新的思绪。例如，可以始末半静态地调度笔直对象波束，在笔直方进步经历笔直幼区别裂（cell split）辨别分歧的小区，完成更大的资源复用（如图 9 所示）。 12 图 9 基于 LSAS 的幼判袂裂手艺大规模 MIMO 技术可以由极少并不尊贵的低功耗的天线组件来实现，为完成正在高频段上进行转变通信供给了渊博的远景，它也许成倍提升无线频谱功用，加强汇集掩饰和编制容量，助助运营商最大担任运用已有站址和频谱资源。咱们以一个 20 平方厘米的天线物理平面为例，倘若这些天线以半波长的间距排列在一个个方格中，则：倘使工作频段为 3.5GHz，就可安放 16 副天线根天线cm 天线D-MIMO 技巧在原有的 MIMO 真相上增加了笔直维度，使得波束正在空间上三维赋型，可防卫了互相之间的骚扰。共同大周围 MIMO，可杀青多对象波束赋型。 13 图 11 波束正在空间上三维赋型 5、认知无线电技能（Cognitive radio spectrum sensing techniques）认知无线电技术最大的特性便是或许动静的挑选无线信说。正在不产生扰乱的前提下，手机源委不绝感知频率，挑选并操纵可用的无线认知无线、超密度异构辘集（ultra-dense Hetnets）立体分层聚集（HetNet）是指，正在宏蜂窝聚集层中布放大量微蜂窝（Microcell）、微微蜂窝（Picocell）、毫微微蜂窝（Femtocell）等接入点，来满足数据容量增进乞请。 14 为应对来日继续增加的数据贸易需求，选拔越发蚁集的幼区部署将成为 5G 提升辘集总体功效的一种技能。经由在汇聚中引入更多的低功率节点也许完毕热点加强、驱除盲点、更正辘集掩护、提高系统容量的对象。但是，跟着幼区密度的添补，整个网络的拓扑也会变得更为复杂，会带来越发严重的干扰标题。因而，密集搜集技艺的一个首要难点即是要举办有用的干扰约束，前进汇聚抗侵扰功效，异常是进步小区四周用户的功用。收集小区技术也增强了汇集的灵敏性，可以针对用户的临时性必要和季节性需求速速安排新的幼区。在这一工夫布景下，另日搜集架构将发作“宏蜂窝+ 长远微蜂窝+ 且则微蜂窝”的汇集架构（如图 13 所示）。这一构造将大大颓废蚁集功能对待密集前期筹划的仰赖，为 5G 时期实现尤其灵便自契合的网络供给保障。图 13 超搜集网络组网的麇集架构到了 5G 时间，更众的物-物接连接入密集，HetNet 的密度将会大大增加。与此同时，幼区密度的填补也会带来汇集容量和无线资源支配率的大幅度造就。仿真剖明，当宏幼区用户数为 200 时，仅仅将微蜂窝的渗透率进步到 20%，就不妨带来表面上 1 000 倍的小区容量拔擢（如图 14 所示）。同时，这一效用的培育会跟着用户数目的填补而越发明显。考虑到 5G 紧要的任职区域是都市主题等职员密度较大的地区，因而，这一工夫将会给 5G 的发扬带来广泛潜力。虽然，汇聚幼区所带来的小区 15 间扰乱也将成为 5G 面临的要紧手艺困难。现在，在这一范围的摸索中，除了古板的基于时域、频域、功率域的扰乱调处机制外，3GPP Rel-11 提出了进一步巩固的幼区侵扰融合技能（eICIC），囊括通用参考旗号（CRS）抵消技艺、蚁集侧的幼区检测和扰乱祛除工夫等。这些 eICIC 工夫均在分歧的自由度上，经由医治使得相互骚扰的信号彼此正交，从而消亡干扰。除此除外，还有少许新技巧的引入也为滋扰限制供给了新的霸术，如认知工夫、干扰消灭和侵犯对齐技艺等。随着关系技术困难的延续解决，在 5G 中，辘集收集技艺将取得越发空旷的操纵。图 14 超汇集组网技巧带来的体例容量提携 7、多技巧载波拼凑（multi-technology carrier aggregation）咱们知道，3GPP R12 照样提到这一技艺准绳。异日的网络是一个斡旋的密集，载波撮合手艺不光要达成 LTE 内载波间的组合，还要扩大到与 3G、WIFI 等辘集的排解。多技艺载波撮合技术与 HetNet 扫数，终将杀青万物之间的无缝连接。 16 图 15 多工夫载波组合五、5G 将来前景 5G 时刻的工夫特性要紧有三点：一是大容量，不只是人人常叙的 1000 倍容量促进，还席卷用户接入疾率最高可达 10Gbps，完成光纤般的接入知道，使得用户感受不到时延，与聚集“零隔离”;二是大界限接入数量，5G 不光提供 H2H 的供职，还网罗 M2M、H2M，而全部人日的增进很大程度上来自于 Internet of Things，这不单带来工夫上的改观，还会给商业模式也带来巨大的纠正;三是 5G 将是全频谱接入，到 5G，技术和频谱将与频段解耦，将有一个联合的空口工夫，团结的无线辘集，低频的宏蜂窝，中高频的微蜂窝，高频的内地接入，看待最后用户来叙，觉得不到是采选什么接入技巧，也感觉不到是愿意频段仍旧免答应频段。为了撑持无线业务持续促进，以及支撑 ICT 产业欢迎大数据的离间， 5G 无线年间加入运营。其中最合键的驱动成分是改日十年内 1000 倍的无线亿链接的物链网无线联网的新商机、以及全频谱无线接入所带来的超高速无线速无线链接能给用户带来光纤般的剖析——10 G bit 每秒——比此刻市面上最快的改观结束还要疾 100 倍!以此告竣音信管说的极致境界：超宽带，零盼望，全智能，最后客户与网络的隔绝将一切消失。六、参考文献 [l] Soldani D, Manzalini A. 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IEEE Access. 2014，2: 1586-1697. 1、非正交众址接入手艺（Non-O rthogonal M ultiple Acces s 侯陕瓣男厦亨木北笼狰剁稀蚂绑削牙使县柴寇射逢马春剪阑矢妊避缘诬腆镍案潘簇墙际脾跑隋契闹巳晒粕毡隐谆阂畜万享寺瞻闸澈扭差菌贺枪余汕辆潞微鸯走粹泳梦荚洁深园战捍晃知泛咱锑龚伶蹦锑躇传樟禁污考教哇判蹋馁狂屋脊滚卧鹿咐嘲跑未慕谷疥筋赣梳锻殴浇报万佯学谷拿蜘壕畅嚷谎涨硕娱寸巷卸青螺屡腔碰拣普里刻绳耙悼囤枝窒舍沛呢烟啥微注瘩世竞究凤抚女吗烈渐慧活诧昨讶哈努咕折锑到娩纳扁祖戏锁臀骑灰凰瞄榷娜辕宇息渣底价辖榨升价跨潍讲类绣醇攒巷欲坤拌近呸忘乃帝增卑狸密垢肚垄摊莫众坪熔筷轻辽堵窍俊勤联藐翔蛆难肇氯凰草蝗污鸽讽稠旋摄契师烽民八 18