知识普及!20大5G关键技术
Small Cells的使命是不断补充宏站的覆盖盲点和容量,以更低成本的方式提高网络服务质量。考虑5G无线频段越来越高,未来还将部署5G毫米波频段,无线信号频段更高,覆盖范围越小,加之未来多场景下的用户流量需求不断攀升,后5G时代必将部署大量Small Cells,这些Small Cells将与宏站组成超级密集的混合异构(HetNet)网络,这将为网络管理、频率干扰等带来空前的复杂性挑战。 10 自组织网络(SON) 自组织网络(SON),指可自动协调相邻小区、自动配置和自优化的网络,以减少网络干扰,提升网络运行效率。 SON并不是新鲜概念,早在3G时代就提出,但进入5G时代,SON将是一项至关重要的技术。如上所述,5G时代网络致密化给网络干扰和管理提出了空前的复杂性挑战,更需要SON来最小化网络干扰和管理,但即便是SON恐怕也难以应付超级密集的5G网络,因此,还需要上文提到的CR(认知无线电)技术来帮忙。 11 设备到设备通信(D2D) 设备到设备通信(D2D),指数据传输不通过基站,而是允许一个移动终端设备与另一个移动终端设备直接通信。D2D源于4G时代,被称为LTE Proximity Services (ProSe)技术,是一种基于3GPP通信系统的近距离通信技术,主要包括两大功能: ?Direct discovery,直连发现功能,终端发现周围有可以直连的终端; ?Direct communication,直连通信,与周围的终端进行数据交互。 在4G时代D2D通信主要仅应用于公共安全领域,进入5G时代,由于车联网、自动驾驶、可穿戴设备等物联网应用将大量兴起,D2D通信的应用范围必将大大扩展,但会面临安全性和资源分配公平性挑战。 13 Massive MIMO 要提升无线网速,主要的办法之一是采用多天线技术,即在基站和终端侧采用多个天线,组成MIMO系统。MIMO系统被描述为M×N,其中M是发射天线的数量,N是接收天线的数量(比如4×2 MIMO)。 如果MIMO系统仅用于增加一个用户的速率,即占用相同时频资源的多个并行的数据流发给同一个用户,称之为单用户MIMO(SU-MIMO);如果MIMO系统用于多个用户,多个终端同时使用相同的时频资源进行传输,称之为多用户MIMO(MU-MIMO),MU-MIMO可大幅提升频谱效率。 多天线还应用于波束赋形技术,即通过调整每个天线的幅度和相位,赋予天线辐射图特定的形状和方向,使无线信号能量集中于更窄的波束上,并实现方向可控,从而增强覆盖范围和减少干扰。 Massive MIMO就是采用更大规模数量的天线,目前5G主要采用的64x64 MIMO。Massive MIMO可提升大幅无线容量和覆盖范围,但面临信道估计准确性(尤其是高速移动场景)、多终端同步、功耗和信号处理的计算复杂性等挑战。 14 毫米波(mmWave) 毫米波(mmWave),指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线电波,波长范围从1mm到10mm。5G与2/3/4G最大的区别之一是引入了毫米波。毫米波的缺点是传播损耗大,穿透能力弱,毫米波的优点是带宽大、速率高,Massive MIMO天线体积小,因此适合Small Cells、室内、固定无线和回传等场景部署。 15 波形和多址接入技术 4G时代采用OFDM技术,OFDM具有减少小区间干扰、抗多径干扰、可降低发射机和接收机的实现复杂度,以及与多天线MIMO技术兼容等优点。但到了5G时代,由于定义了增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)和超可靠低延迟通信(uRLLC)三大应用场景,这些场景不但要考虑抗多径干扰、与MIMO的兼容性等问题,还对频谱效率、系统吞吐量、延迟、可靠性、可同时接入的终端数量、信令开销、实现复杂度等提出了新的要求。为此,5G R15使用了CP-OFDM波形并能适配灵活可变的参数集,以灵活支持不同的子载波间隔,复用不同等级和时延的5G业务。对于5G mMTC场景,由于正交多址(OMA)可能无法满足其所需的连接密度,非正交多址(NOMA)方案成为广泛讨论的对象。 16 带内全双工(IBFD) 带内全双工(IBFD),可能是5G时代最希望得到突破的技术之一。不管是FDD还是TDD都不是全双工,因为都不能实现在同一频率信道下同时进行发射和接收信号,而带内全双工则可以在相同的频段中实现同时发送和接收,这与半双工方案相比可以将传输速率提高两倍。 不过,带内全双工会带来强大的自干扰,要实现这一技术关键是要消除自干扰,但值得一提的是,自干扰消除技术在不断进步,最新的一些研究和实验结果已让业界看到了希望,但最大的挑战是实现复杂度和成本太高。 17 载波聚合和双连接技术 载波聚合(CA),通过组合多个独立的载波信道来提升带宽,来实现提升数据速率和容量。载波聚合分为带内连续、带内非连续和带间不连续三种组合方式,实现复杂度依次增加。 载波聚合已在4G LTE中采用,并且将成为5G的关键技术之一。5G物理层可支持聚合多达16个载波,以实现更高速传输。 双连接(DC),就是手机在连接态下可同时使用至少两个不同基站的无线资源(分为主站和从站)。双连接引入了”分流承载“的概念,即在PDCP层将数据分流到两个基站,主站用户面的PDCP层负责PDU编号、主从站之间的数据分流和聚合等功能。 双连接不同于载波聚合,主要表现在数据分流和聚合所在的层不一样。 未来,4G与5G将长期共存,4G无线接入网与5G NR的双连接(EN-DC)、5G NR与4G无线接入网的双连接(NE-DC)、5G核心网下的4G无线接入网与5G NR的双连接(NGEN-DC)、5G NR与5G NR的双连接等不同的双连接形式将在5G网络演进中长期存在。 18 低时延技术 为了满足5G URLLC场景,比如自动驾驶、远程控制等应用,低时延是5G关键技术之一。为了降低网络数据包传输时延,5G主要从无线空口和有线回传两方面来实现。在无线空口侧,5G主要通过缩短TTI时长、增强调度算法等来减低空口时延;在有线回传方面,通过MEC部署,使数据和计算更接近用户侧,从而减少网络回传带来的物理时延。 19 低功耗广域网络技术(LPWA) mMTC是5G的一大场景,5G的目标是万物互联,考虑未来物联网设备数量指数级增长,LPWA(低功耗广域网络)技术在5G时代至关重要。 (编辑:南京站长网) 【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容! |