（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術畢業設計（論文）設計說明書設計（論文）題目：5G移動通信網絡中的關鍵技術學生：專業:班級:指導教師:設計日期:（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術畢業設計（論文）任務書畢業設計（論文）題目：56移動通信網絡中的關鍵技術畢業設計（論文）要求及原始數據（資料）：題目：應簡潔、明確、有概括性，字數不宜超過20個字；摘要：要有高度的概括力，語言精練、明確，中文摘要約100—200字；關鍵詞：從論文標題或正文中挑選3?5個，最能表達主要內容的詞作為關鍵詞；目錄：寫出目錄，標明頁碼；正文：本科畢業論文正文字數一般應在15000字以上，畢業論文正文:包括前言、本論、結論三個部分：前言（引言）是論文的開頭部分，主要說明論文寫作的目的、現實意義、對所研究問題的認識，并提出論文的中心論點等。前言要寫得簡明扼要，篇幅不要太長.本論是畢業論文的主體，包括研究內容與方法、分析（討論）等。在本部分要運用各方面資料，分析問題論證觀點，盡量反映出自己的科研能力和學術水平。結論是畢業論文的收尾部分，是圍繞本論所作的結束語.其基本的要點就是總結全文，加深題意；致謝：簡述自己通過做畢業論文的體會，并應對指導教師和協助完成（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術畢業設計（論文）主要內容：第一部分，主要介紹課題研究的背景，闡述了通信網絡發展歷程，國內外對5G網絡的研究現狀，以及本課題所研究的主要內容；第二部分，介紹了5G網絡的應用場景、標志、指標、技術方向；第三部分，介紹了大規模天線技術、超密集組網技術、全頻譜接入、新型多址；第四部分,設計一個簡單的大規模天線系統,將其系統模型、頻譜效率和傳輸過程與4G網絡中所用的MIMO天線系統進行對比，說明其優勢。說明為什么大規模天線技術會成為5G網絡潛在的無線的關鍵技術；第五部分，總結部分，總結了在本次課程設計中得到的收獲與成果，同時闡述了本次設計中遇到的難點和存在的問題，以便今后完善.學生應交出的設計文件（論文）：1、開題報告；2、中期檢查表；3、設計任務書；4、畢業論文；

（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術4（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術主要參考文獻(資料)：[1]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學：信息科學,2014，44(5)：551一563.IMT—2020(5G)PromotionGroup.5G無線技術架構白皮書[R]o2015。ULLBERGH,POPOVSKIP,GOZALVEZ-SERRANOD,etal。METISsystemconcept:theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine,2015.[4]中興通訊。用技術創新勾畫5G網絡藍圖[J]。通信產業報，2014(34)。LIY,WANGQ,ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeetingoc2015:1808-1809GUPTAA,JHARKAsurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,2015,3:1206—1232AGYAPONGP,IWAMURAM,STAEHLED,etal。Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J]。CommunicationsMagazinc』EEE,2014,52(11)：65-75。MARZETTATL。Non一cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J]。IEEETransactions（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術onWirelessCommunications,2010,9(11):3590-3600.EoGoLarsson,F.Tulvessun,o.Edfurs，andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.2014LIQC,NIUHN,PAPATHANASSIOUAT,etal。5Gnetworkcapacity:keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine,2014,9(1):71一78.YANGFY,WANGH,MEIC,etal。Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication,20153GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S]。2016。ITU一R「epurlM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S].2015。ITU-RM2083-0.IMTVision-FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTfor2020andbeyond[S]o2015.C.Shepard,H.Yu,NoAnand,L.E.Li,T。L。Marzetta,RoYang,andL.Zhong,Argos:Practicalmany一antennabasestationsinProc。ACM1nt￡。吐MobileComputingandNetworking,Augo2012（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術GoMiao,J。Zander,K-WSung.MobileDataNetworks,CambridgeUniversityPresso2016.GoldsmithA,/由「SA,JindalN,etal.CapacitylimitsofMIMOchannels[JjSelectAreasinCommunications,IEEEJournalon,2003,21(5):684—702H.QoNgo,EoGoLarsson,andT.L。Marzetta.UplinkpowerofmultiuserMIMOwithverylargeantennaarrays.Urbana—Champaign,Illinois,US,Sepo2011o]M.Kobayashi,NoJindal,andGo「小,，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlinkIEEETransoAug.2011oLarssonEG,二；ii廣‘，Iu'，：：n：etalofornextgenerationwirelesssystems[J].：rX.「npi.：.:2013H.Yin,D.[-1-lll，：i,;u,andY.Liu.Acoordinatedapproachtochannelestimationinlarge-scalemultiple-antennasystems.^L-Lo2013oA.「匕L山’，S.K.Mohammed,andE.GoLarsson.Ontheoptimalityofsingle-carriertransmissioninlarge——scaleantennasystemsoIEEEWireless?'：n：iiuiioAug.2012JoH： \S.tenBrinkotheUL/DLofcellularnetworks.（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術IEEEJ。Sel.Areas（「二"叫Feb.2013.F。：■」'"；,D,P.二’：：，e.GoLarsson，T。L.Marzetta。ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithverylargearrays.IEEESignalProcess.2013.LuL,LiG,1 A,etal。AnoverviewofmassiveMIMO:benefitsandchallenges[J]oIEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing,2014,8（5）:742—758。專業班級學生要求設計（論文）工作起止日期 指導教師簽字日期教研室主任審查簽字日期系主任批準簽字日期（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術5G移動通信網絡中的關鍵技術研究摘要移動通信網絡發展到現在一共經歷了4代，第一代是模擬技術，第二代實現了數字化語音通信，第三代是3G網絡，已經能夠實現基本的多媒體通信，第四代是我們目前已經離不開的4G網絡，其標志著無線寬帶時代的到來。而本論文所研究的5G移動通信網絡指的正是第五代移動通信網絡。5G網絡還沒有進入我們的生活，通過現有的4G網絡來推測并不能準確的得知當5G網絡普及之后我們的社會將發生多大的改變，本文根據各大組織，通訊企業發布的關于5G網絡的信息，介紹什么是5G網絡，國際上對5G網絡的要求，5G網絡的應用場景還有5G網絡的技術發展方向。文章中主要還對5G網絡潛在的無線技術進行分析，介紹大規模天線技術、超密集組網、全頻譜接入和新型多址的基本概念、優勢、挑戰.再單獨針對大規模天線技術進行研究，設計一個簡單的大規模天線系統，將其系統模型、頻譜效率和傳輸過程與4G網絡中所用的MIMO天線系統進行對比,說明其優勢。5G網絡的道路上還需要不斷的探索，Verizon,英特爾，高通，華為，愛立信，三星等企業已經在為5G網絡技術進行各方面的測試，這些測試結果將影響到5G網絡的標準的制定。在通信領域，統一的通信標準將會極大的促進全球通信的發展，所以及早的明確5G網絡的關鍵技術將對5G移動通信網絡的發展具有極大的意義.關鍵詞：5G移動通信網絡；大規模天線；全頻譜接入；超密集組網；新型多址（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術ResearchonKeyTechnologyinMobileCommunicationNetworkAbstractMobilecommunicationnetworkdevelopmenthasnowexperiencedatotaloffourgenerations,thefirstgenerationisanalogtechnology，thesecondgenerationtoachieveadigitalvoicecommunications,thethirdgenerationisthe3Gnetwork,hasbeenabletoachievebasicmultimediacommunications，thefourthgenerationisthatwecan'tbeseparatedfromthe4Gnetwork,whichmarksthearrivalofwirelessbroadbandera.The5Gmobilecommunicationnetworkstudiedinthispaperreferstothefifthgenerationofmobilecommunicationnetwork.5Ghasnotenteredourlivesnowandthroughtheexistingof4Gtospeculateaccuratelyknowwhenthepopularityof5Gafteroursocietywillbemuchchange，accordingtothemajororganizations,communicationscompaniesissuedonthe5Gnetworkoftheinformation,whatisthe5Gnetwork,theinternationalrequirementsofthe5Gnetwork,5Gnetworkapplications,thereare5Gnetworktechnologydevelopmentdirection.Thispaperalsoanalyzesthepotentialwirelesstechnologyof5Gnetwork,andintroducesthebasicconcepts,advantagesandchallengesoflarge—scaleantennatechnology,ultra—densenetwork，fullspectrumaccessandnewmultipleaccessoAndthenasinglelarge一scaleantennatechnologytostudy,designasimplelarge一scaleantennasystem,itssystemmodel,spectrumefficiencyandtransmissionprocessand4GusedintheMIMOantennasystemtocompareitsadvantages.ii（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術5Gontheroadalsoneedstocontinuetoexplore,Verizon,Intel,Qualcomm,Huawei,Ericsson,Samsungandothercompanieshavebeeninthe5Gtechnologyforallaspectsofthetest，thesetestresultswillaffectthe5Gstandarddevelopment。Inthefieldofcommunications,unifiedcommunicationstandardswillgreatlypromotethedevelopmentofglobalcommunications,sotheearlyclear5Gkeytechnologywillbe5Gmobilecommunicationnetworkdevelopmentisofgreatsignificance.Keywords:5Gmobilecommunicationnetwork;massiveMIMOfullspectrumaccess；ultra——densenetwork；newmultipleaccessiii（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 I\o"CurrentDocument"Abstract II\o"CurrentDocument"第1章緒論 1\o"CurrentDocument"1。1選題目的和意義 1\o"CurrentDocument"國內外研究現狀 2\o"CurrentDocument"論文內容與組織結構 3\o"CurrentDocument"第2章5G移動通信網絡 5\o"CurrentDocument"2.15G網絡簡介 5\o"CurrentDocument"2。25G應用場景 62。2.1車聯網 62.2.2VR（虛擬現實） 72。2。3遠程醫療保健 7\o"CurrentDocument"2。2.4物聯網 7\o"CurrentDocument"2。35G網絡的要求 8\o"CurrentDocument"2。45G網絡的技術方向 8\o"CurrentDocument"2。55G網絡面臨的挑戰 9\o"CurrentDocument"第3章5G網絡中的一些關鍵技術 13\o"CurrentDocument"3。1大規模天線 13.1大規模天線技術的應用場景 13.2大規模天線技術的優勢 13。3大規模天線技術所面臨的挑戰 14IV（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"超密集組網 15超密集組網技術的優勢 153。2。25G網絡的超密集組網技術面臨的問題與挑戰 16\o"CurrentDocument"3。3全頻譜接入 163。3。1全頻譜接入的應用場景 17全頻段接入技術的優勢 18全頻段接入尚存在的問題 18\o"CurrentDocument"3.4新型多址技術 19\o"CurrentDocument"第4章大規模天線傳輸技術 21\o"CurrentDocument"4。1大規模天線系統設計 21\o"CurrentDocument"4.2系統模型上的優勢 22\o"CurrentDocument"4。2.1傳統MIMO系統 224。2.2大規模天線系統 234.2。3大規模天線系統的優勢 25\o"CurrentDocument"4。3系統頻譜效率上的優勢 254.3.1MIMO系統的頻譜效率 254。3.2大規模天線系統上行鏈路 264.3.3大規模天線系統下行鏈路 274。3。4大規模天線系統在頻譜效率上的優勢 27\o"CurrentDocument"4.4傳播過程中的優勢 284.4.1傳輸關鍵參數 28（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術TOC\o"1-5"\h\z4.4。2MIMO系統傳輸原理 284.4.3MIMO系統的缺陷與大規模天線系統的優勢 29\o"CurrentDocument"4。5小結 30總結 31參考文獻 32致謝 34外文原文 35中文翻譯 56VIVII（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術第1章緒論1.1選題目的和意義移動通信網絡發展到現在一共經歷了4代，第一代是模擬技術，第二代實現了數字化語音通信，第三代是3G網絡，已經能夠實現基本的多媒體通信，第四代是我們目前已經離不開的4G網絡，其標志著無線寬帶時代的到來。而本論文所研究的5G移動通信網絡指的正是第五代移動通信網絡［1］。4G網絡已經改變了我們的生活，使我們在能夠足不出戶的買到漂亮的服裝和美味的食物，使我們能夠更方便的遠行，游玩，不再擔心迷路或是無處可居。5G移動通信網絡是4G網絡的升級版,5G網絡傳輸速度將會更快，傳輸功耗將會變得更低，成本也將更低，能夠承載更多設備的接入.5G網絡將會開啟一個全新的時代，它瞄準的不再僅僅是人與人之間的連接，更包括了人與物，物與物的連接，將會實現的是整個社會的全面互聯。隨著5G網絡的到來，每種類型的通信都會受到很大的影響。新的5G移動通信網絡，面對高吞吐量需求的不斷增長，需要通過增加無線網絡的數據量，提高質量和服務，并降低價格來滿足社會的需求，這些是5G網絡的重要因素。移動網絡，醫療保健，互聯網上的各種視頻和音頻，游戲，安全監控，以及我們生活的各個方面都將會利用到5G網絡。它也將在商業，工業，學校和社會中發揮重要作用，改善大學生，醫生，飛行員和警察的生活等等。我們生活的地區5G網絡的最大優點之一是其能夠建立全球網絡。這個全球網絡是基于所有可用的通信。考慮可穿戴設備的人造智能可用性，可以幫助我們監測我們身體的活動，如心臟速率，血壓和大腦的活動，并在線保持與中央衛生保健中心的溝通.5G移動通信系統想要滿足2020年的移動互聯網，物聯網的需求，最關鍵的兩點：快速，低功耗。而想要實現這兩點，最重要的是對5G網絡關鍵技術的選擇。5G移動通信網絡的實現需要（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術足夠的技術支持，而5G網絡無線技術是支持5G網絡成功構建的基石性技術，只有其無線關鍵技術確保達到目標，才有可能實現整個社區5G網絡的覆蓋。5G移動通信系統所需要加強的主要是無線技術和網絡架構兩個方面。本文主要討論了5G網絡無線技術的潛在核心技術，根據國際主流組織機構發布的關于5G網絡的最新信息，將5G網絡所潛在的無線關鍵技術，進行介紹，并選擇其中之一，解釋其原理，應用場景，優勢和問題。盡快明確5G網絡的概念，技術方向和其核心技術，這將對聚集全球產業力量，促進5G網絡的發展具有十分重要的意義［2。1。2國內外研究現狀移動通信具有全球統一的工業生態，形成國際統一的5G移動通信網絡的標準已成為通信行業的共同聲音.國際電聯于2016年推出了5G網絡技術性能要求和評估方式，計劃于2017年底開始5G網絡候選方案收集，并且將在2020年底實現標準的制定.同時國際上各個國家為了獲得5G網絡標準技術制定權，進行著激烈的競爭。美國：2012年7月，紐約大學設立了政府和商業組織的5G聯盟。2015年9月7日，美國移動企業Verizon宣布，開始5G通信網絡的試用，并在2017年于美國一些城市使用。2016年7月，美國通信委員會宣布，將為5G網絡通信開通24GHz以上的頻段，并發布無線電通信研究計劃（AWRI）,以促進5G網絡研究與發展，并確定未來七年投資4億美元用于5G通信網絡的研究，并且人洶田將在FCC允許的5G網絡頻率范圍內，在4個城市中進行5G網絡試驗。歐盟：2015年9月，歐盟成立了國際頂尖的5G創新中心.在2015年移動世界大會上，歐盟委員會和歐洲的技術行業提出了關于發展歐洲5G網絡通信技術和構建5G網絡基礎設施的愿景.一年后，歐洲數字經濟與社會事務專員在2016年移動世界大會上宣布，歐洲已經開始制定一這項行動計劃，到2020年在歐盟部署5G網絡技術。2016年7月，歐洲的通信行業發布了《56宣言》，11月10日發布了歐洲5G網絡頻譜戰略，確定5G網絡初期頻譜部署計劃.（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術日本：2013年10月，日本的無線工業和商貿聯會設立了56研究組，研究5G網絡系統構成與無線接入技術。2014年5月，日本呼丁其他各國的通信企業展開5G網絡聯合實驗，并在2015年11月，該公司實施的5G網絡試驗中，在商業區以70GHz頻段接收到信號，實現了超過2Gbit/s無線傳輸.韓國：2013年6月韓國成立5G論壇，并提出5G網絡發展戰略.2014年1月，韓國宣布投資1。6萬億韓元用以5G網絡核心技術的開發.2016年7月，韓國電信和美國Verizon運營商在關于5G移動通信網絡中形成統一標準，加速了韓國5G移動通信網絡的商業化。2016年10月，韓國的移動運營商SK電訊聲明，將在韓國成立5G移動通信網絡研討中心。中國：2013年2月，我國政府部門工業和信息部、科技部成立了“⑶丁-2020推進組”，提出中國將在5G網絡標準制定中，發揮主導作用的目標。2014年1月，我國臺灣地區進行了5G網絡發展產業和策略會議，并成立了專門的部門來推進5G網絡的長期發展。2016年5月31日，由美洲5G人由6「22、日本561^、韓國5G論壇、歐盟5GPPP、中國IMT—2020推進組聯合主辦的第一屆國際性的5G大會在北京召開。2017年1月，由我國工業和信息部發表的《信息通信行業發展規劃》中明確指出，支持5G網絡研究和相關技術測試，加快5G網絡頻譜規劃。2017年3月，政府工作報告中指出要加快5G網絡技術研發。1。3論文內容與組織結構本篇論文主要是介紹5G移動通信系統的概念并分析和對比5G網絡的無線關鍵技術。第一章主要介紹本文選題的目的和意義，簡單的介紹了通信領域的發展，現在國際上各國和各組織對5G移動通信網絡的研究與進展。第二章專門對5G網絡進行了介紹，什么是5G網絡、5G網絡的標志、5G網絡的技術指標、應用場景、技術方向、還有5G網絡所面臨的挑戰。（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術第三章將介紹四種5G移動通信系統潛在的無線關鍵技術，并進行應用場景、技術優勢、面臨的挑戰上的分析，使閱讀本篇論文的各位學者對大規模天線技術、全頻段接入技術、超密集組網技術和新型多址有所認知。第四章將前面所提到的大規模天線技術專門提出來進行較為詳細的分析，將其系統模型與傳統的天線技術進行對比，并從大規模天線系統的頻譜效率，傳輸過程等方面進行研究，將其與傳統的天線技術MIMO技術進行對比，說明大規模天線技術所具有的優勢。第五章為全文總結，總結本文所介紹的內容與進行的工作。（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術第2章5G移動通信網絡5G網絡簡介5G網絡是指第五代移動通信網絡.5G移動通信網絡將會形成一個萬物連接的系統，創建一個完全移動和完全關聯的社會。5G網絡主要包括生態，客戶和商業模式三個方面，在5G移動通信網絡當中將軟件和硬件分開研究，并引入數據中心的云化，虛擬化的概念⑶。到目前還沒有官方的5G網絡，也沒有全球統一的標準，盡管它們正在進行中.具體標準可能因源而異，但都指向相同類型的改進：更快的速度，更高的容量，更高的可靠性更低的延遲。5G網絡的預期速度范圍為千兆位到幾十千兆，但在這個時候，我們還不知道真正的5G網絡將如何.5G移動通信網絡將對智能技術產生巨大影響，其速度，延遲，網絡彈性和電力消耗都有所改善，特別是允許各種設備和傳感器實時有效地通信。5G網絡會使物聯網的應用成本降低很多。丫6田2。3英特爾，高通，華為，愛立信，三星等企業已經在為5G網絡技術進行各方面的測試，這些測試結果將影響到5G的標準的制定。5G移動通信網絡的將會使用毫米波來傳輸信息，這是5G移動通信網絡提升速度的關鍵。由于毫米波的波長短，能夠縮小發射天線和接收信天線的尺寸，這為大規模天線系統的部署提供了支持。2017年2月9日，國際通信標準組織公布了5G移動通信網絡的1_。8。。如圖2.1所示圖2。15G的Logo（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術2。25G應用場景5G網絡的應用場景如圖2.2所示，所有事物都相互關聯，人與事物，事物與事物連接.數據云化，遠程操作不再受空間的約束。VR（虛擬現實）、AR（增強現實）等將成為主流的設備，無人駕駛車輛將會真正實現。獲取內容的方式更多將是視頻，直播等形式。正如兩個世紀前工業革命期間新技術的出現在改變了我們的生活，今天我們正在經歷另一次技術革命，5G網絡將使我們的城市環境現代化，以配合我們的生活國。2。2。1車聯網無人駕駛。當我們做在車上時，汽車可以自動檢測出路上的風險,如果汽車行駛時離前方車輛很近，將會降低駕駛速度到安全距離.而且在車輛并行的過程，能判斷和自動調整左右車的距離，大大提高交通安全。而在這種行駛中，需要具有超高速處理能力來處理巨大的數據。這些將5G移動通信網絡中得以實現。（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術2。2。2VR（虛擬現實）VR已經成為展覽的寵兒。但是現在VR還能不能融入我們的生活.只有當5G網絡時代到來后VR才有可能真正實現普及。在5G網絡時代VR將得到真正的利用，無線VR設備，只需要一個頭戴顯示器，便能夠隨時從云端獲取到內容，VR需要解決的關鍵問題是如何實現高速運行的游戲以及低延遲同步數據，這需要5G網絡所提供的高速度和低延時，在5G移動通信網絡的時代VR技術將會真正的應用到生活.2。2.3遠程醫療保健遠程醫療與保健，利用應用程序來監測身體的狀況，自動分析并匯報健康狀況，給出合理建議，自動調節減輕患者的壓力，特別是當病人面臨突發情況時，可以利用5G網絡的超高的可靠性和極低的延遲，遠程控制對病人進行簡單治療。5G網絡技術將使遠程醫療和保健將得到廣泛應用。遠程醫療保健可能徹底改變現代醫療機構的運作方式，醫療服務將與網絡密切相關，通過連接和裝備構成遠程醫療保健生態系統，使使患者病情能被及時采集并能分析得出結論。2。2.4物聯網在關于5G網絡討論中，物聯網是最熱門的話題。人和機器間的通信將更加方便，幾乎沒有延遲。更高帶寬和速度，能使機器可以更快速地處理大量的命令并快速反饋。智能應用也將在日常生活中隨處可見，如停車場，體育館,購物網站的智能轉型。5G網絡將帶給物聯網未來，實現萬物互聯，智慧城市。（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術2。35G網絡的要求5G網絡的目標是提供一個很高的數據傳輸速率給眾多的用戶。它還支持模擬用于部署大量傳感器的連接。相比46,5G移動通信網絡的頻譜效率有明顯的提升。電信領域一直在經歷新一代移動網絡，幾乎每10年出現1代。預計在5G網絡時代，通信網絡將擁有更高的峰值比特率，能同時處理更多的數據，連接更多的設備，更高的頻譜效率，更低的電池消耗，更低的停機概率，更高的覆蓋范圍和更大的比特率，更低的延遲，較低的基礎架構部署成本和更高的安全性。5G移動通信網絡的計劃部署時間是2020年㈤.NextGenerationMobileNetworkAlliance（下一代移動網絡聯盟）定義了5G網絡的以下要求：（1）數萬用戶同時使用時，數據傳輸速率達到10Mbps；（2）同時向同一樓層的辦公人員提供服務時，數據傳輸速率達到1Gbps;（3）支持數十萬個設備同時連接，支持大量的傳感器網絡部署；（4）頻譜效率顯著提高；（5）覆蓋率高于4G;（6）加強信號效率；（7）延遲顯著低于LTE。5G網絡的技術方向5G網絡中還有許多潛在的無線技術在］正在研究，根據國際上對通信的需求，5G網絡所面臨的主要困難和挑戰是：更快！更低功耗！而想提高通信的速率和降低功耗，需要從最基本的理論上開始研究，香農公式：（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術(2—1)C二Blog2(1+S/N)(2—1)公式（2—1）中B是信道帶寬（Hz），S是信號功率（W），N為噪聲功率（W），C是最大傳輸速率（bit/s）。由公式可以看出，信道傳輸速率C與信道帶寬8正相關，為了提升最大傳輸速率。需要增大信道帶寬B。b/s/Hz/cel圖2b/s/Hz/cel圖2。35G網絡提升速率的三個基本方向提高傳輸速率是5G移動通信網絡的關鍵，如圖2.3所示，提升傳輸速率主要有三個方向:（1）更密集的布局，單位面積內增加基站或小型終端的數量。（2）擴展新的頻譜范圍，使用新的頻段。（3）提高頻譜效率，通過大規模天線技術，提高使每單位頻譜資源的傳輸速率上升。5G網絡面臨的挑戰整合各種標準，提供共同平臺并建立合適的基礎設施是5G網絡是設計中最重要的挑戰。在建立5G無線網絡時，需要在三個主要類別下解決問題。首先，從預期的5G網絡，它應該能夠提供巨大的容量和連接。第二,5G網絡將支持各種服務，以及與不同生活領域內相關的用戶。第

（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術三點建立5G網絡利用所有可用容量，靈活滿足并部署于各種不同網絡場景。移動網絡越來越多地覆蓋了我們日常溝通的各個方面。所以這些網絡應該能夠提供具有適當QoS】z的連接并且具有高度的可靠和安全。為實現這些目標，5G網絡應該考慮支持視覺通信和多媒體互動。5G網絡的最終目標是支持所有的設備，從網絡汽車到可穿戴設備到家用電器等等。5G網絡的主要目標之一是構建智能城市，提供其所需的基礎設施.這些聰明的城市將會提供移動工業自動化，車載連接和其他應用，這些都需要網絡提供低延遲和高可靠性的連接。隨著移動業務日益多元化，服務范圍越發廣泛，需要不同的性能要求.圖2.4顯示了一個概述5G網絡的要求，如網絡遍及，延遲和連接數量。SiliartSocialgfiming1M匚11H1J1"dwiVJms)Hlgli-tipeedLr』in1-BEn.kk(rac?rknri")s-cncc%fiSiliartSocialgfiming1M匚11H1J1"dwiVJms)Hlgli-tipeedLr』in1-BEn.kk(rac?rknri")s-cncc%fi圖2。45G網絡服務和場景的要求.Shippingr<liLv、骨diuimVhtLialWireless.

trlouLcloilLeeVfhiicxilarslliro(ps/Kria4)根據圖24,設計中有幾個重要的挑戰，為了滿足提供超高清視頻和虛擬現實應用的要求，56網絡應能夠支持至少1Gb/s或更高的數據速率。圖2-4清楚顯示5G網絡預計將有多大的改善以滿足所有的要求：無線接入技術之間的數據速率，延遲，切換時間，能源和能源消耗。一般來說，5G網絡的潛在要求包括在交通負荷中增加容量，峰值數據速率為5—10川1、，頻譜效率為10bps/Hz,對于用戶，等待時間為11叫另一個要求是移動性最高速度高于350公里/小時，10（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術切換時間低于10毫秒，網絡的可靠性非常高.1112（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術(完整word)5G移動通信網絡中的關鍵技術第3章5G網絡中的一些關鍵技術3.1大規模天線2010年，貝爾實驗室，托馬斯在《無線通信》⑷中介紹了大規模多天線技術(MassiveMIMO)應用在5G移動通信中可能產生的效果。大規模天線技術可以提高數百倍的系統容量，被業界認為是5G移動通信網絡中的關鍵無線技術。與以前的單天線和4/8天線系統相比，大規模天線技術可以提高時域、空域和頻域的頻譜效率。大規模天線的動態組合可以使用波束賦形技術，因此較小的能量束可以集中在一個較小的區域，信號強度集中在一個特定的方向和特定的用戶基礎上，顯著減少了自干擾和鄰域干擾加。3。1.1大規模天線技術的應用場景大規模天線系統的主要應用場景如圖3。1,分城區覆蓋和郊區覆蓋、無線回傳和局部熱點。基站之間的基本數據傳輸、宏站和小型終端之間的數據傳輸問題主要依靠無線回傳來處理。較偏僻地區的無線傳輸依靠郊區覆蓋來處理，大型賽事、演唱會、商場、交通樞紐等用戶密度高的地區就需要局部熱點來解決傳輸問題.圖3.1大規模天線技術的應用場景3.1。2大規模天線技術的優勢(1)大量提升網絡容量。其波束賦形的定向功能能夠極大提升頻譜效率，大幅度提高網絡13(完整word)5G移動通信網絡中的關鍵技術容量.(2)能夠減少單位硬件的成本。波束賦形的信號疊加增益功能使得每根天線只需以小功率發射信號，從而避免使用昂貴的大動態范圍功率放大器，減少了硬件成本。(3)低延時通信。大數定律造就的平坦衰落信道使得低延時通信成為可能。傳統通信系統為了對抗信道的深度衰落，需要使用信道編碼和交織器，將由深度衰落引起的連續突發錯誤分散到各個不同的時間段上，而這種過程導致接收機需完整接受所有數據才能獲得信息，造成時延。在大規模天線下，得益于大數定理而產生的衰落消失，信道變得良好，對抗深度衰弱的過程可以大大簡化，因此時延也可以大幅降低。(4)與毫米波技術形成互補。毫米波擁有豐富的帶寬，但是衰減強烈，而波束賦形則正好可以解決這一問題3。1。3大規模天線技術所面臨的挑戰大規模天線技術還有許多問題需要解決，從理論上的研究來看，底層的研究面臨許多困難.在實際部署中，硬件成本也是必須解決的問題之一.以下是一些大規模天線技術所需要解決的問題：(1)信道估計和建模。在大規模天線系統中，天線不再固定組合而移動的用戶終端也變得更多，使傳統的信道估計不再實用。天線陣列的分配將受到用戶所在位置的影響，基站端需要能夠依靠信道的移動性和空間中的能量的連續性來實現最佳或更好的信道估計。(2)商業布置的成本控制。隨著5G網絡基站天線數量的大幅增加，大規模天線系統將使用更多的天線，為了控制成本，需要解決在不同情況下應該布置多少天線的問題，在部署前控制好成本。將大規模多天線系統的設計，制造，安裝，等成本降低，使商業部署得以實現。14(完整word)5G移動通信網絡中的關鍵技術3。2超密集組網為了滿足將來移動網絡數據流量增大數百倍，將用戶體驗速率提高數百倍的要求，除了增加頻譜帶寬和使用大規模天線技術提高頻譜的效率，提高空間重用的程度也是提高5G網絡無線系統容量的有效的方法。以前無線通信網絡采用單元劃分方式來減小區半徑，但是隨著現代小區覆蓋的減小，單元劃分變得難以實現，需要超密集網技術，在數據使用量大的區域放置小型基站。結構如圖3.2所示.圖3.2超密集組網的結構示意簡圖面對移動通信網絡中數據使用大幅度增長的問題，使用超密集組網技術是一種有效的方法［10,將小型基站放置在宏基站所覆蓋的范圍內，形成密集的異構網絡，能夠大大提高空間的重用性。3。2.1超密集組網技術的優勢⑴移動性能提升由于小型基站部署在宏基站的內部，可以始終保持宏基站與微基站之間的連接。微基站能夠給用戶提供連接，用戶通過小型微基站就可以實現信息的添加，修改和刪除.(2)資源利用率提升宏基站可以通過統一控制和管理小型基站，對小型基站動態開/關等給予協調管理，進行優15(完整word)5G移動通信網絡中的關鍵技術化控制，提高整體的網絡容量和資源使用效率，降低能耗。超密集組網絡技術可以使終端在一些地區和發射節點之間的距離變得更近，能夠得到更多的頻譜，提升業務效率、頻譜效率、大大提高系統容量in］。3。2。25G網絡的超密集組網技術面臨的問題與挑戰(1)干擾現象在超密集組網中，由于各個節點之間的距離很小，信號將會將會互相干擾，主要類型是：共享頻譜資源之間的干擾，相同頻率之間干擾。在實際的應用中，如何有效的進行節點之間的協作，消除干擾已經成為一個關鍵問題，而現在業界提出的一系列的技術方案，尚未得到驗證，效果依然需要測試。(2)信令負荷將小型基站大量的部署，使信號所覆蓋的區域變得更加不規則，覆蓋區域的邊界數量增加，使信號需要通過更多的變換和切換.46所使用的分布式交換算法信令負載會隨著覆蓋密度的增加以二次方趨勢增加，這大大增大了網絡控制信令的負載。現在超密集組網如何減少信令負荷是必須解決問題［12］。3.3全頻譜接入全頻譜接入技術是指通過有效的使用各種通信頻段：高頻段和低頻段、連續頻譜和不連續頻譜等資源來提高數據傳輸速度和效率。所涉及的頻帶包括低于6GHz的低頻帶和6-100GHz的頻帶。選擇頻段時應遵循以下原則［13］：(1)候選頻段需要支持移動業務，并與頻段內的其他現有業務兼容，以避免不同系統之間的干擾.16(完整word)5G移動通信網絡中的關鍵技術(2)候選頻段需要具有寬的自由連續頻譜，以滿足5G網絡高速率的傳輸。(3)候選頻帶需要具有良好的傳播特性。由于衛星，廣播，和地面的多種服務使用的頻譜密集分布在6GHz以下，如圖3。3所示5G網絡的頻譜資源在6GHz以內可以用于低頻帶的頻譜資源極為有限，無法滿足5G網絡的開發需求，必須開發6GHz以上的高頻段。超過6GHz的連續頻譜資源非常豐富，非常適合未來增強的移動寬帶高速連續大寬帶需求M].圖3.36GHz以內頻譜資源的使用情況3。3。1全頻譜接入的應用場景全頻譜接入技術覆蓋了較大的頻率范圍，頻段間具有不同的特點和優勢，通過頻譜資源的靈活的部署，全頻譜接入技術將滿足未來5G網絡需求的三大場景go(1)EMBB(增強型移動寬帶)場景：6GHz以下的低頻帶資源傳播特性更適合滿足增強覆蓋的需要，而高頻帶提供連續的大帶寬，盡管高頻帶的衰減很大，覆蓋面不好，但可以部署在熱點區域，以提高速率和系統容量.所以高頻和低頻協作是滿足￡MBB場景的基本手段。(2)MMTC(大規模機器類通信)場景：由于大規模機器類通信的速率要求較低，但對于覆蓋范圍有較高的需求，故MMTC場景主要使用小于6GHz^"U是低于1GHz的頻帶。已經確定，在物聯網中使用800M和900M頻帶中的窄帶頻帶，能夠滿足大規模機器的通信需求。17（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術UMTC（超可靠和低延遲通信）場景：UMTC場景需要超高的可靠性，因此頻段的選擇將獨立分配授權頻譜。全頻段接入技術的優勢了解每個頻段的特征是設計通信系統的基礎，國際上對6GHz以下頻段的頻譜特性進行了很多的研究，并且高頻渠道特點的研究已經成為全頻譜接入技術的關鍵項目.通過研究5G網絡候選頻帶的信道傳播特性并組合信道測量結果，構建高頻信道模型，分析每個頻點的使用場景，選擇最合適的頻帶［161對5G網絡的實現具有巨大意義。在高低混頻網絡中，使用了控制面和數據面分離技術，當終端處于數據密集區域時，由低頻蜂窩網絡來負責控制面的傳輸，高頻蜂窩網絡負責數據傳輸。而當終端在非高頻基站覆蓋的非是數據密集區時，控制面和數據面通過低頻蜂窩網絡傳輸。高頻混合網絡技術的使用可以有效地解決熱點面積的速率和流量要求，而低頻基站廣泛覆蓋可以減少基站數量，降低網絡部署所需的成本。全頻段接入尚存在的問題與低頻設備技術和產業鏈相比，移動終端高頻設備研究還處于起步階段。目前的6—100GHz元件在微波產品已經得到廣泛使用，但現有的移動終端硬件技術不能支持高于6GHz的高頻帶。高頻帶對于硬件的沖擊主要在于射頻模塊，其中支持高頻射頻芯片需要修改射頻核心，將導致整個射頻芯片的設計變化。目前支持高頻射頻前端還沒有實現小型化，無法集成到手機等小型移動終端。另外，隨著頻率的增加，天線的尺寸會減小，這將有利于大規模天線技術的部署，未來的移動終端也可以通過集成更多的天線來實現性能。目前，高頻設備存在諸多問題，設計難度大，設備成本高，需要開發5G網絡技術和加大產業鏈的投資值。18（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術3.4新型多址技術移動通信多址接入技術是為了滿足多用戶同時通信的需求，在用戶同時通話時，能夠防止相互干擾［18。根據信道類型，可以使用特定的多址技術進行通信。多址接入技術是現代移動通信系統的一個重要特征，在很大程度上，多址接入技術是移動通信技術發展的關鍵。下表3。1為四種新型的多址技術：表3。1四種多址技術的比較多址技術關鍵技術優點缺點非正交多址接入（NOMA）1SIC（串行干擾刪除）檢測2功率域復用1無明顯遠近效應2上下鏈路的頻譜效率提升3下行鏈路吞吐量提升1。接收機復雜度高2。功率復用技術仍在研究中稀疏編碼多址接入技術（SCMA）1低密度簽名算法2高維調制技術3通過兇「人進行近似最優檢測1頻譜效率提升3倍以上2上行鏈路系統容量提升3相較于OFDMA,下行鏈路小區的吞吐量提升，增益提升1最優碼的設計和實現比較難2用戶間干擾增加圖分多址接入（PDMA）1適合復雜度的SIC的聯合/整體設計2低復雜度最大似然SIC檢測1下行鏈路頻譜效率提升1。5倍2上行鏈路系統容量提升2—3倍1圖樣的設計和最優化的實現較難2用戶間干擾增加。多用戶共享接入（MUSA）1SIC檢測2復數域多元碼3疊加編碼和疊加信號擴頻技術1較低的塊出錯率2支持大規模用戶接入量1傳輸信號的設計比較難2用戶間干擾增加1920（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術第4章大規模天線傳輸技術4。1大規模天線系統設計大規模天線系統中，受到5G毫米波技術的影響，使得天線尺寸能夠足夠的小，在單位面積內可以布置大量的天線，根據以往4G所采用的8根天線的MIMO系統［19,其傳輸原理，獲得設計理念，將以往的天線用天線塊來代替，并布置更多的天線塊，實現空間重用，在天線塊的布置中每個天線間的間距為半波長，每個天線塊之間的間距為十個波長，并且能夠多個天線塊同時同一終端傳輸信息，來實現空間分集、波束賦形。根據該理念來設計大規模天線系統.圖4.1大規模天線系統架構設計設計的大規模天線系統如圖4.1,在該大規模天線系統中，實現空間分集和空間復用功能是以子天線塊為單位，每個子天線塊相當于多天線中的每個子天線，圖4.1中所示的每個終端，至少接收2個子天線塊發送的信號以實現空間分集。利用10個子天線塊來支持4個終端，使該大規模天線系統可實現空間復用。而實現波束賦形功能同樣是以子天線塊為單位，每個子天線塊是一個陣元數為nXmXq的陣列模塊，所以圖4。1中的每個子天線塊發送的信號都是賦形波21(完整word)5G移動通信網絡中的關鍵技術束。該系統中，由NXM個子天線塊組成的多天線是一個二維系統，由nXmXq的陣元組成的陣列是一個三維系統，所以，該大規模MIMO天線中的總陣元數為「、二「「；”，是一個真正的大規模天線系統。4.2系統模型上的優勢將傳統MIMO系統和該大規模天線系統的的系統模型進行對比，從基本模型對比來說明大規模天線系統的優勢.4.2。1傳統MIMO系統MIMO技術在通信領域的早期便已經被提出，其能夠增強通信。傳統通信系統，一開始為單對單，即只有一個發射端，一個接受端，隨著通信系統不斷的發展，天線系統也在不斷的發展，先后出現了多輸入對單輸出的天線系統和單輸入對多輸出的天線系統，并在20世紀90年代中期，多輸入多輸出的天線系統，MIMO(MultipleInputMultipleOutput)系統應時而生。多輸入多輸出天線系統對為通信系統頻譜效率的提高極為有效，MIMO系統成為通信領域中不可缺失的重要組成。(1)MIMO系統模型MIMO系統如上面所述，為多輸入多輸出的天線系統，其在接收端和發射段都使用多個天線單元，數據能夠分解并利用多個天線來同時進行發射和接收，這種將數據先分解成小片段，然后并行發射，接受后在恢復，能夠極大的提高傳輸的速率。22（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術圖4圖4。2MIMO系統的簡化模型MIMO系統的傳輸模型如圖4.2示，在MIMO天線系統的發射端有M根發射天線，在MIMO系統的接收段有N根接收天線，這樣，整個天線傳輸鏈路就可以達到M,1條，用H來表示。（4—1）r=Hxnr=Hxn（4—2）其中?.￡匚”、［表示發射端發送的數據,「‘二廠為接受端天線收到的噪聲。4。2。2大規模天線系統大規模天線系統在第三章已經進行過簡單的介紹，大規模天線系統是一種形式的MU—MIMO（多用戶多人多出）系統，其中基站端天線的數量很多。在大規模天線系統中，數百或數千個基站天線同時為相同頻率的數十或數百個用戶提供服務資源.大規模天線中基站的部分將裝備23

(完整word)5G移動通信網絡中的關鍵技術大量的天線，大概100及以上，并能夠同時的服務某一單天線的終端，大規模天線系統的天線結構如圖4.3所示。圖4。3大規模天線技術的結構(2)大規模天線系統的系統模型如圖4.4所示圖4.4大規模天線系統的簡化模型如圖4。4所示的大規模天線系統［20］，當有L個小區時,在小區的基站端布置N根天線，同時為隨機的分布到小區中的K個終端提供服務。對l小區內全部的終端到j小區內的基站的信道矩陣可以表示為24（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術其中（4-3）其中（4-3）（4——4）（4——5）4。2。3大規模天線系統的優勢根據MIMO系統的模型和該大規模天線系統模型的對比，該大規模天線系統的基站端的天線的數量有大幅度的增加，而且能夠通過小區的基站為另一小區提供服務。根據最基本天線系統的信道矩陣便可以看出大規模天線系統的通信鏈路有明顯的增加，能夠在同一時間傳輸更多的信息。4.3系統頻譜效率上的優勢本節主要通過簡單介紹MIMO系統的頻譜效率和大規模天線系統的頻譜效率來從信息傳輸容量上說明大規模天線系統的優越性。頻譜效率是指在通信系統中的帶寬限制下，可以傳送的數據的總量.它是在有限的頻譜下，物理層通信協議能達到的使用效率的量度［21］。MIMO系統的頻譜效率附吊。天線系統在發射端裝備N條天線，在接受端裝備附條天線，當一定時間內通信鏈路不25（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術變時，系統的頻譜效率變時，系統的頻譜效率［22］為:C二C二1唯（det（”畢刊）需(4——6)SNR表示信噪比，H為通信信道，N為發射端天線數。當天線信道具有良好的非相干性時，可以看作為田N）個并行子信道，每個子信道理論上都擁有,hinn，』（香農限）信道容量極限。相對于MIMO天線系統之前的天線系統，MIMO天線系統的頻譜效率已經得到了顯著的提高，但是MIMO系統的頻譜效率需要特定的的信道狀態之下條件才能獲得，在信道相關性較強的MIMO系統中，傳輸機制會被破壞，無法再提高系統頻譜效率.4。3。2大規模天線系統上行鏈路在基站端上行鏈路⑵］所收到的信號可以表示為:(4-7)在公式（4——7）中，,為所有的發送信號，???'是發送信號,中的第.?元素，H是上行信道的矩陣（單小區），■'；?為接收到的噪聲。「?為上行傳輸功率。大規模天線系統的頻譜效率為：C=C=log2(det[p/川9)篝(4-8)在過去的實驗中已經可以檢測出如式（4-8）的系統頻譜效率。當在基站端放置大量天線，甚至趨于無窮時，信道向量趨于正交，這時可以無視終端之間的干擾。26

（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術4。3。3大規模天線系統下行鏈路在大規模天線系統的下行鏈路端[24],??表示接受到的信號，大規模天線系統的下行信道用置*來表示，終端收到的信號可以表示為：(4——9)'■表示從基站端發送出的信號，爪是零均值復高斯分布的加性噪聲，產為下行傳輸功率。通過功率分配大規模天線系統的下行頻譜效率可表示為:max

plogmax

plog2(det +/HPH&)%(4—10)“為正對角矩陣，通過功率配置，可達到最高的頻譜效率。天線數越大，就越容易得到接近信道容量的速率。4.3.4大規模天線系統在頻譜效率上的優勢結合上述頻譜效率公式，將公式（4——6）和（4-8）對比，當天線數量很大時，大規模天線技術上行鏈路的傳輸效率相對于傳統MIMO系統的頻譜效率有顯著提高.將公式（4——6）和（4-10）對比，天線數量越大，大規模天線系統下行鏈路的頻譜效率相對于傳統的MIMO系統越具有優勢。大規模天線系統可以通過增加天線系統的中天線的數量來提高通信系統的頻譜效率[25],其頻譜效率相對于傳統的通信系統而言有著顯著改善，提高了無線傳輸中的數據和業務。面對通信可靠性的要求以及用戶密度的始終增加。未來的無線通信需要新的技術，大規模天線系統可以滿足這些需求。考慮上行鏈路傳輸（相同的參數可以用于下行鏈路傳輸。）有利傳播的條件（用戶之間的信道向量和基站成對正交），上行鏈路傳輸的總容量為27（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術；?四一；；：1-?；■」 （4-11）在（4-11）中，K是復用增益,M為陣列增益.當M和K很大時時，可以獲得很大的光譜效率和能量效率，增加K和隊可以同時為更多用戶提供更大的數據吞吐量.此外，加倍基站端天線的數量，可以將發射功率降低，而保持原有的服務質量。4.4傳播過程中的優勢4。4.1傳輸關鍵參數無線數據傳輸，要考慮的關鍵參數是無線吞吐量（比特/秒）其定義為：吞吐量二帶寬（Hz）X頻譜效率（位/s/Hz）.顯然，為了提高吞吐量，需要增加帶寬或頻譜效率［26。一個眾所周知的方式就是使用更多的天線.在無線通信中，發射機和接收機之間傳輸的信號被衰落和衰減是由于多路徑傳播和傳播過程中的障礙造成的.具有多輸入多輸出天線（MIMO）的傳輸是一種能用來提高通信的可靠性的技術。通過多個天線，可以發送多個數據流，因此，可以顯著改善通信的復用增益容量。MIMO系統在過去幾十年中得到了極大的關注現在已被納入幾代新一代無線標準。4.4.2MIMO系統傳輸原理如圖4。6所示，在發送端首先是對將收集到的信息和想要發送的信息進行數字調制，使信息變成能夠被傳輸的數據，然后再將調制之后所形成的數據進行串并之間的轉換，將一段串行的數據轉換成多段能夠同時傳輸的并行數據，再將通過空時編碼后的每一段數據或幾段數據分28

（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術配給一根天線，最后通過天線將數據進行傳輸.在接收端，整個過程與發射的順序剛好反過來，是通過天線接收到所需要信息的數據，然后在反空時編碼，再由并行數據轉為串行數據，然后通過解調，將數據還原成信息。HIMU矍奸煩5)MIMO

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IK\)圖4.6MIMO天線系統的傳輸過程4。4。3MIMO系統的缺陷與大規模天線系統的優勢在天線系統中，對信號傳播的容量、速率和傳播可靠性提高主要是依賴空間分集，空間復用和波束賦形。其中空間分集是指在基站或終端設備使用多根天線接受相同信號，用以提高接收到的信號的質量。空間復用是指在同一頻帶上通過接受端和發射端的多根天線同時發送數據,來提高傳輸的容量.波束賦形是通過對天線陣列一些調整，使得天線發射出來的信號具有指向性，其能夠減小信號傳輸過程中受到的干擾，大大提高信號傳輸的可靠性也］。傳統MIMO天線系統中，天線的尺寸受到實際情況的限制［28］。在4G時代，信號傳播的主要頻率小于3GHz，波長大于10厘米，使天線的尺寸大小受到限制導致基站和終端上所能布置的天線數很少，而這樣的小數量的天線，使得空間復用，空間分集和波束賦形的作用受到約束。而在5G網絡中將信號的傳輸將采用毫米波，毫米波的波長要短的多，能夠使天線尺寸減小到毫米級，從幾何尺寸上為大規模天線系統的實現提供了基礎，能夠使基站中建立存在數十個根，數千29（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術根的大規模天線系統。如圖4。1設計的大規模天線系統，由NXM個子天線塊組成，各子天線塊間距分別為A、B,取10個波長.每個子天線塊由nXmXq的三維陣元組成，各陣元間距分別為a、b、c,取半個波長。每個陣塊既是一個波束賦形陣列，又是一個獨立子天線塊，所以這種大規模MIMO天線可以同時支持空間復用、空間分集和波束賦形.4。5小結在本章中根據4G現在正在使用的MIMO系統，設計了一種可行的大規模天線系統，并從其系統模型、頻譜效率、傳播過程三個方面詳細分析了該大規模天線系統相對于現在4G所使用的MIMO系統所具備的優勢。在系統模型上該大規模天線系統中天線布置數量大大增加，并且在覆蓋區隨機均勻的分布單天線的終端，顯著提高了通信鏈路數量和通信效率。在頻譜效率上由公式（4-6）和（4—8）對比，當天線數量很大時，該大規模天線技術上行鏈路的傳輸效率相對于傳統MIMO系統的頻譜效率有顯著提高。將公式（4-6）和（4—10）對比，天線數量越大，大規模天線系統下行鏈路的頻譜效率相對于傳統的MIMO系統越具有優勢。在傳輸方面，經過傳輸原理來分析，該大規模天線技術能更好的實現的空間分級，空間復用和波束賦形.而且除了上述方面性能的顯著提升外，大規模天線系統的其他方面也有很大的提升[2汕國際上各個組織正不斷的對其進行研究和試驗。2015年,WIFI和LTE標準覆蓋了8根天線，部署了4個以上的網絡。在實驗室中，大規模天線技術功能已被證實，愛立信宣布將于2017年發貨64根的天線系統.華為，中興和Facebook已經展示了96—128根的天線系統。30（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術總結5G網絡還沒有進入我們的生活，通過現有的4G來推測并不能準確的得知當5G網絡普及之后我們的社會將發生多大的改變，本文根據各大組織，通訊企業發布的關于5G網絡的信息，介紹什么是5G網絡，國際上對5G網絡的要求，5G網絡的應用場景還有5G網絡的技術發展方向。文章中主要還對5G網絡潛在的無線技術進行分析，介紹大規模天線技術、超密集組網、全頻譜接入和新型多址的基本概念、優勢、挑戰.再單獨針對大規模天線技術進行研究，根據4G網絡使用的MIMO天線系統，設計一種大規模天線系統，將其系統模型、頻譜效率和傳輸過程與4G網絡中所用的MIMO天線系統進行對比，說明其優勢.論文的具體內容如下：（1）對5G移動通信系統進行簡單介紹，說明什么是5G網絡，5G網絡應用場景，還有5G網絡的技術指標與技術方向.（2）選取5G網絡無線技術中潛力最大四種技術進行介紹，說明每種技術的應用場景，優勢還有其尚存在的問題或面臨的挑戰。（3）針對大規模天線技術，結合現在所使用的MIMO天線技術，設計一種能夠應用與5G網絡的大規模天線系統，通過分析它與MIMO天線系統架構上的區別，系統頻譜效率的差距，還有傳輸方式上的不同從原理和應用來充分說明該大規模天線技術相對于傳統的天線技術所具有的優勢。5G網絡的道路上還需要不斷的探索，在通信領域，統一的通信標準將會極大的促進全球通信的發展，所以及早的明確5G網絡的關鍵技術將對5G網絡的發展具有極大的意義。31（完整word）5G移動通信網絡中的關鍵技術參考文獻[1]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學：信息科學，2014,44(5):551—563.⑵IMT-2020(5G)PromotionGroup.5G無線技術架構白皮書[R].2015.[3]TULLBERGH,POPOVSKIP,GOZALVEZ-SERRANOD,etal.METISsystemconcept:theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine,2015.[4]中興通訊.Pre5G用技術創新勾畫5G藍圖[J].通信產業報,2014(34).LIY,WANGQ,ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c2015:1808-1809GUPTAA,JHARK.Asurveyof5Gnetwork:architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,2015,3:1206-1232AGYAPONGP,IWAMURAM,STAEHLED,etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].Communications ："，2014,52(11):65-75.MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications,2010,9(11):3590-3600.E.G.Larsson,F.'1'",oJ',andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.2014[10]卜卜二二，張建敏，謝偉良，等.5G蜂窩網絡架構分析[J].電信科學,2015,31(5):46-56.LIQC,NIUHN,PAPATHANASSIOUAT,etal.5Gnetworkcapacity:keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine,2014,9(1):71-78.YANGFY,WANGH,MEIC,etal.Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication,2015IMT-2020(5G)PromotionGroup.whitepaper,wirelesstechnologyarchitecturefor5G[R].2015.[14]高頻通信研究報告[R].中國電信股份有限公司.2015.3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S].2016.ITU-RJ，；；-L，1M.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S].2015.ITU-RM2083-0.IMTVision-FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTfor2020andbeyond[S].2015.丁一.第5代移動通信基本要求與新型多址復用技術[J].重慶郵電大學學報：自然科學版，2015,27(04):435—440.RuwckDPerssonF.' ' ,E.G.Larsson,T.L