文档介绍：5G 5G 时代的无线需求及技术发展探讨时代的无线需求及技术发展探讨张平张平 2 移动通信系统发展中的颠覆性技术?移动通信系统每一次更新换代都有颠覆性技术引领 1G 2G 3G 4G 5G 大区制到蜂窝, FDMA 接入模拟到数字, TDMA 接入单一话音到多媒体, CDMA 接入 OFDM- MIMO , 空域资源利用?:频谱, 接入,组网容量话音业务和容量多媒体业务和容量高速高质多媒体业务和容量容量,能耗,业务?移动通信系统每一次更新换代都解决了当时的最主要需求 3 1G :模拟蜂窝+FDMA Power Frequency Time FDMA 至交换中心 MS 1 MS 2 30- 80公里高功率天线 MTSO ?高功率( 200 -250w )的发射天线?几百甚至上千平方公里的范围的覆盖?每个大区的可用信道数很少?蜂窝系统是一种革命性的变革?提高了频谱利用率和系统的服务质量? FDMA :每个用户占用一个频率?特点: ?以频率复用为基础,以频带划分小区?频率受限,需要严格的频率规划?以频道区分用户地址大区制蜂窝最主要需求: 系统容量 4 2G :数字技术+TDMA Frequency Power Time FDMA/TDMA 数字化技术,如数字语音编码技术,是 2G 移动通信的主要突破?意义:提高通话质量(数字化+信道编码纠错) 提高频谱利用率(低码率编码) 提高系统容量(低码率,语音激活技术) ? TDMA : 每个用户占用一个时隙,提高系统容量?特点: ?以频率复用为基础,小区内以时隙区分用户?每个时隙传输一路数字信号,软件对时隙动态配置最主要需求:高质量话音,系统容量 5 3G : Turbo 码+CDMA ? Turbo 码?90年代以前,主流的前向纠错技术是线性分组码和卷积码,其性能与 Shannon 在1948 年提出的理论可达限之间存在较大距离。?1993 年, 等人提出了 Turbo 码,彻底颠覆了所有人们认为成功的纠错码所要具备的因素。在复杂度可控的译码器的协助下,达到了近 Shannon 限的性能。? Turbo 码在 3G 的应用,使得 3G 能够支持多媒体业务,打破了 2G 只支持话音和短消息业务的局限。 Frequency CDMA Power Time ? CDMA :每个用户使用一个码型, 频率/时间共享?特点?每个码传输一路数字信号?每个用户共享时间和频率?软容量、软切换,系统容量大最主要需求:多媒体业务,系统容量 6 4G : OFDM-MIMO+ 空分多址 SDMA 最主要需求:高质量多媒体业务,更大系统容量 6 ? MIMO :多根发射天线与多根接收天线?打破利用时、频、码三维资源传输数据的局限,有效开发了新的空域资源。?基于 MIMO 的 SDMA 进一步提高频谱效率。? OFDM :多个低速数据流同时调制在相互正交的子载波上传送,适用于无线宽带信道下的高速传输。与 CDMA 相比, OFDM 传送数据的速度更快,并且能够更好地对抗无线传输环境中的多径效应。 7 容量需求和频谱短缺矛盾突出?容量需求:根据预测,随着智能终端普及和数据业务增长,移动通信业务量未来每年会以近一倍的速度增长, 未来 10年数据业务将增长 1000 倍。?频谱短缺: FCC 预测, 2014 年移动数据业务的增长将导致巨大的频谱赤字,达 300MHz 。 Source: FCC 2010 频谱短缺和容量需求的矛盾需要技术和策略的突破 8 5G :颠覆性技术在哪里? 需要技术和策略突破 5G :解决三个主要问题? 容量不足能耗高提升用户体验?频谱利用?无线接入?无线传输?无线组网?业务与终端产生颠覆性技术的五个方向 9 问题 1:容量不足?移动通信的发展史表明, 容量不足一直是无线通信系统发展中的主要问题?5G 面临更大容量需求和频谱赤字: ?根据预测,至 2020 年无线网络容量增长达 1000 倍?如何满足 1000 倍的容量增长需求? ?(1)更多频谱→~3×(或 10 × ,4 ×) ?(2)更高频谱效率→~6× (或10 ×,12 ×) –无线接入–无线传输?(3)更多基站(更小小区) →~50 × (或10 ×,10 ×) 解决思路更多频谱→~10 × 新频段技术更高频谱效率→~10 × 无线传输和接入更多基站(更小小区) →~10 × 无线网络架构革新新技术新频谱新体制蜂窝 WLAN 广播卫星新频段?优良频率资源匮缺?网络独立,建设成本巨大?通信效率提升遭遇“收益递减法则”?再过 10年怎么办!? 需要技术和体制的革新