5G介紹及技術應用5G介紹及技術應用目錄5G介紹01技術特點02相關應用03目錄5G介紹01技術特點02相關應用03通信技術的發展1G與2G第1代移動通信系統（1G）是模擬式通信系統，模擬式是代表在無線傳輸采用模擬式的FM調制，將介于300Hz到3400Hz的語音轉換到高頻的載波頻率MHz上。從1G跨入2G的分水嶺則是從模擬調制進入到數字調制，相比于第1代移動通信，第二代移動通信具備高度的保密性，系統的容量也在增加，同時能夠提高多種業務服務。從這一代開始手機也可以上網了。3G3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。3G是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統，目前3G存在3種標準：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。在3G的眾多標準之中，CDMA這個字眼曝光率最高，CDMA（碼分多址)是第三代移動通信系統的技術基礎。4G4G包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載。4G移動系統網絡結構可分為三層：物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。第四代移動通信系統主要是以正交頻分復用（OFDM）為技術核心。通信技術的發展1G與2G第1代移動通信系統（1G）是模擬式通5G介紹及相關應用課件5G網絡空分復用智能天線云RAN異構網絡HetNets小基站波束成型大規模MIMO空中接口&SDND2D&M2M毫米波01030507090204060810Prospectivenetworktechniquesfor5Gmobilecommunication:Asurvey5G網絡空分復用智能天線云RAN異構網絡HetNets小基站什么是5G？5G是面向2020年以后移動通信需求而發展的新一代移動通信系統.根據移動通信的發展規律,5G將具有超高的頻譜利用率和能效,在傳輸速率和資源利用率等方面較4G移動通信提高一個量級或更高,其無線覆蓋性能、傳輸時延、系統安全和用戶體驗也將得到顯著的提高。5G移動通信將與其他無線移動通信技術密切結合,構成新一代無所不在的移動信息網絡,滿足未來10年移動互聯網流量增加1000倍的發展需求.5G移動通信系統的應用領域也將進一步擴展,對海量傳感設備及機器與機器(M2M)通信的支撐能力將成為系統設計的重要指標之一.未來5G系統還須具備充分的靈活性,具有網絡自感知、自調整等智能化能力,以應對未來移動信息社會難以預計的快速變化Theincreasinggrowthofdatatrafficandthepopularityoftheintelligentterminalsleadtothefactthatthefourthgenerationmobilecommunicationnetwork(4G)cannotmeetthedemandintermsofcapacity，speed，andthespectrum．Therebythefifthgenerationmobilecommunicationnetwork(5G)comesintobeing．什么是5G？5G是面向2020年以后移動通信需求而發展目錄5G介紹01技術特點02相關應用03目錄5G介紹01技術特點02相關應用035G要求根據行業和學術界的不同研究計劃，下一代5G系統的8個主要要求：1)實際網絡中1-10GBps的數據速率：這幾乎是傳統LTE網絡的理論峰值數據速率150Mbps的10倍。2)1ms往返行程延遲：從4G的10ms往返時間減少近10倍。3)單位面積中的高帶寬：需要在特定區域中使具有更高帶寬的大量連接的設備具有更長

的持續時間。4)大量的連接設備：為了實現物聯網的愿景，新興的5G網絡需要提供連接到成千上萬

的設備。5)99.999％的感知可用性：5G設想網絡應該實際上總是可用的。6)幾乎100％的覆蓋“隨時隨地”連接：5G無線網絡需要確保完全覆蓋，而不管用戶的位

置。7)能源使用量減少近90％：標準機構已經考慮了綠色技術的發展。這對于高數據速率和5G無線的大規模連接將更加重要。8)高電池壽命：器件的功耗降低對新興的5G網絡十分重要。5G要求根據行業和學術界的不同研究計劃，下一代5G系統的8個5G介紹及相關應用課件信息傳播信息傳播頻率的選擇頻率的選擇毫米波新興的毫米波頻率提出了許多移動無線通信的新挑戰。主要的挑戰是任何標準信道模型的不可用性。對信道行為的技術理解提出了新的架構技術，不同的多址和空中接口的新方法。此外，毫米波頻率的生物安全性也在審查。還分析了安全問題的毫米波的非電離和熱特性。1)傳播損耗：其中LFSL主要考慮毫米波的傳輸損耗，d表示發射機-接收機距離，f是載波頻率。看來，在較高頻率下損耗突出。然而，只有在特定頻率的路徑損耗插入兩個各向同性天線。較短的波長使得在較小的區域中較小天線的密集封裝，從而對未來5G網絡的各向同性天線的使用提出挑戰。與自由空間損失相關的研究工作表明，對于相同的天線孔徑面積，與其較長的對應物相比，較短的波長不應該遭受任何主要的缺點。此外，mm波鏈路能夠鑄造非常窄的波束。例如，70GHz鏈路比18GHz鏈路窄四倍。此外，最近的研究還表明，窄波束定向傳輸減少了干擾，提高了蜂窩應用的空間復用能力。然而，毫米波束性能取決于許多其他因素，如節點之間的距離、無線電鏈路余量和多徑分集。毫米波新興的毫米波頻率提出了許多移動無線通信的新挑戰。主要毫米波2)穿透和LOS(可視)通信：對于有效的系統設計，迫切需要理解在不同環境中的毫米波傳播。為了理解室內和室外環境中的傳播特性，就必須確定傳播信號在一般結構、樹葉和人類周圍的傳播行為。理解在不同環境下的毫米波的衍射，穿透，散射和反射，為5G網絡部署奠定了基礎。研究團隊對信號中斷調查和建筑材料反射系數比較，如彩色玻璃，透明玻璃，干墻，門，立方體和金屬電梯，他的團隊發現，普通室外建筑材料對mm波具有高穿透阻力。此外，室內環境結構，如干墻，白板，雜波和網眼玻璃也被發現顯著影響衰減，多徑分量和自由空間路徑損耗。室內信道脈沖響應證實，人體對毫米波傳播造成了相當大的阻礙。人們的運動產生陰影效應，這可以通過更大的天線波束寬度和角度多樣性的引入來減輕。從可用的傳播結果，我們可以得出結論，戶外mm波信號大多被確定為室外，很少的信號穿透室內通過玻璃門。室內-室外隔離強調了不同節點對不同覆蓋位置的需要。然而，隔離的特性有助于在預期區域中配置能量。毫米波2)穿透和LOS(可視)通信：對于有效的系統設計，迫切毫米波此外，室內和室外交通的分離減輕了與無線電資源分配和發射功率消耗相關的開銷。開銷通過靈活的聚類，有效的用戶選擇和自適應反饋壓縮進一步顯著降低。有趣的是，小型蜂窩結構已經在密集的城市地區部署。例如，在日本城市，BS間距離只有200米。因此，在小型小區環境中應用LOS傳播有望成為毫米波通信的前景。確保LTE需要大規模的天線部署，沒有任何預定的模式。網絡特定的隨機部署預計將因情況而異。隨機，密集和現場特定LOS通信的示例圖如圖所示。與LOS通信相關的挑戰自動需要調查非視線(NLOS)傳播和所需的基本支持。大規模部署毫米波此外，室內和室外交通的分離減輕了與無線電資源分配和發射毫米波3)多徑和NLOS：在無線通信中，多徑是天線中信號接收的影響多于一個路徑。根據SMARAD卓越中心的SylvainRanvier和MikkoKyro，通過選擇延遲擴展作為驗證參數，很好地描述了通道的多徑特性。功率延遲特性(PDP)的均方根(RMS)有助于探測毫米波通信中的多徑效應。了解多徑可能使NLOS問題減輕。LOS鏈路在動態室外環境中不一定可行。因此，探索部分阻塞LOS和NLOS鏈路的可能性是很重要的。測量了平均雨衰，雨中短期信號電平，植被衰減，玻璃和寬帶功率延遲分布。與清晰，干燥的天氣條件相比，在雨中檢測到更多的多徑分量。在不同的指向角下的許多多徑分量可以用于鏈路改進。建立角落，邊緣和人類活動可能不總是完全削弱LOS鏈接。相反，這些往往造成陰影。不同表面的反射系數表明陰影區域有合理的信號電平的可能性。還觀察到較寬的波束寬度天線給出接收信號的準確估計。另一方面，較小的波束寬度天線具有空間方向性的優點。波束拓寬技術的適當組合探討了在小區域中變化特性的優點。此外，天線角度的最佳組合也使系統具有高信噪比和低均方根延遲擴展。在NLOS路徑中的通信需要均衡器，這引入了高延遲，增加的功耗和低數據速率的新挑戰。多徑統計的知識有助于設計均衡器和選擇調制技術。現有和當前信道統計的適當組合有助于解決大多數NLOS傳播挑戰。如圖所示。建議在延遲域信道模型，采用任意放置散射反射信號的點對點擴展。信號屏蔽反射信號毫米波3)多徑和NLOS：在無線通信中，多徑是天線中信號接收小基站的提出毫米波雖然具有很大的帶寬，但是卻不能穿透建筑等介質（頻率越高，就越貼近直線傳播），甚至會被植物跟雨水吸收（傳播過程中衰減很明顯），為了解決這個問題，我們提出了采用微型基站的方法。目前，信號傳輸時通過一個大型高功率基站進行傳輸，為了不被介質影響，所以通過大功率傳輸覆蓋更多的設備。如果是毫米波的話，只要你跟基站之間有介質格擋，你就接收不到信號，我們的解決方法就是用上千個低功耗小型基站，進行收發信號來代替現在的大型基站。這種技術特別適用于城市，當你被障礙物擋住了信號的時候，手機會自動切換到另一個小基站來保證穩定的連接。但是，如果讓運營商在城市中，布置那么龐大數量的小基站，成本過高，高通提出了毫米波的移動化，也就是客戶端在移動的時候依舊能提供服務，需要波束搜索和波束追蹤算法，等等小基站的提出毫米波雖然具有很大的帶寬，但是卻不能穿透建筑等介小基站隨著在傳統無線頻譜中亞毫秒等待時間和帶寬限制的要求，準備打破以基站（BS）為中心網絡范式。圖描繪了從BS中心到設備中心網絡的這種逐漸移動。5G網絡建議使用更高的頻率進行通信。在室外環境中，毫米波信號的傳播和穿透是相當有限的。因此，節點布局不能遵循傳統的蜂窩設計或其他任何定義模式。Rappaport和他的團隊提出了5G無線電網絡設計的場地特定節點布局。例如，超密集部署在需要高數據速率的地區是必要的，例如地鐵站，商場和辦公室。我們盡量選擇LOS通信。或者，反射，散射和衍射信號仍然可能具有足夠的能量，這需要在LOS被完全阻擋時被探測小基站隨著在傳統無線頻譜中亞毫秒等待時間和帶寬限制的要求，準小基站5G蜂窩技術需要與大量用戶，各種設備和多樣化的服務一起工作。因此，主要關注的是5GBS與傳統蜂窩網絡的集成。三星提出了不同的配置，如毫米波BS網格系統，毫米波與4G系統和毫米波獨立系統集成。大波束成形增益擴展了覆蓋范圍，同時減少了干擾并提高了小區邊緣的鏈路質量。這個特性使得毫米波BS網格可以提供低延遲和成本效益的解決方案。圖(A)示出了mm波(5G)和傳統4G網絡的混合系統。它提出了一個雙模式調制解調器，使用戶能夠在兩個網絡之間切換更好的體驗。或者，mm波頻譜也可以僅用于數據通信，而控制和系統信息可以通過使用傳統的4G網絡傳輸。另一方面，在圖(B)中，獨立的5G系統僅在毫米波上工作。這樣的系統設想對回程和無線接入鏈路使用相同的毫米波頻譜。小基站5G蜂窩技術需要與大量用戶，各種設備和多樣化的服務一起小天線毫米波傳播的小無線電波長需要小的天線尺寸。這使得能夠使用大量較小的天線。使用陣列天線控制信號的相位和幅度有助于增強所需方向的電磁波，同時在所有其他方向消除。這需要引入定向空氣界面。右圖示出了空中接口從單向傳輸到定向傳輸的這種改變。可以通過使用自適應波束成形技術來保證高定向輻射模式，從而引入空分多址(SDMA)。有效的SDMA改進了在發射機和接收機的波束成形天線的頻率復用。全方向天線天線元素陣列方向型的天線小天線毫米波傳播的小無線電波長需要小的天線尺寸頻譜復用技術有三種經典的頻譜復用方法：即時分復用（典型應用：中國移動2G）、頻分復用（典型應用：中國聯通3G）和碼分復用（典型應用：中國聯通3G）。可以用一個例子來說明時分復用、頻分復用和碼分復用的區別。在一個屋子里有許多人要彼此進行通話，為了避免相互干擾，可以采用以下方法：1)講話的人按照順序輪流進行發言（時分復用）。2)講話的人可以同時發言，但每個人說話的音調不同（頻分復用）。3)講話的人采用不同的語言進行交流，只有懂同一種語言的人才能夠相互理解（碼分復用）。當然，這三種方法相互結合，比如不同的人可以按照順序用不同的語言交流（即中國移動3G的TD-SCDMA）。然而，這三種經典的復用方式都無法充分利用頻譜資源，它們要么無法多用戶同時間通訊(TDMA)，要么無法使用全部頻譜資源(FDMA)，要么需要多比特碼元才能傳遞1比特數據(CDMA)。頻譜復用技術有三種經典的頻譜復用方法：即時分復空分復用那么，有沒有一種方法可以克服以上多路方式的缺點，讓多個用戶同時使用全部頻譜通訊呢？讓我們先來思考一下，如果在一個房間里大家同時用同一種音調同一種語言說話會發生什么？很顯然，在這種情況下會發生互相干擾。這是因為信號會向著四面八方傳播，所以一個人會聽到多個人說話的聲音從而無法有效通訊。但是，如果我們讓每個說話的人都用傳聲筒，讓聲音只在特定方向傳播，這樣便不會互相干擾了。在無線通訊中，也可以設法使電磁波按特定方向傳播，從而在不同空間方向的用戶可以同時使用全部頻譜資源不間斷地進行通訊，也即空分復用(space-divisionmultipleaccess，SDMA)。SDMA還有另一重好處，即可以減少信號能量的浪費：當無線信號在空間中向全方向輻射時，只有一小部分信號能量被接收機收到成為有用信號。大部分信號并沒有被相應的接收機收到，而是輻射到了其它的接收機成為了干擾信號。空分復用技術是唯一能夠實現頻譜效率數倍提升的技術。因為它可以使系統在同一時間、同一頻段、同一宏觀物理空間上進行多路通信而且互不干擾，讓有限的頻譜資源得到最大化的利用。空分復用那么，有沒有一種方法可以克服以上多路方波束成型“波束”這個詞看上去有些陌生，但是“光束”大家一定都很熟悉。當一束光的方向都相同時，就成了光束，類似手電筒發出的光。反之，如果光向四面八方輻射（如電燈泡發出的光），則不能形成光束。和光束一樣，當所有波的傳播方向都一致時，即形成了波束。光束實現很簡單，只要用不透明的材料把其它方向的光遮住即可。這是因為可見光近似沿直線傳播，衍射能力很弱。然而，在無線通訊系統中，信號以衍射能力很強的電磁波的形式存在，所以無法使用生成光束的方法來實現波束成型，而必須使用其他方法。波束形成原理:陣列輸出選取一個適當的加權向量以補償各個陣元的傳播時延，從而使得在某一個期望方向上陣列輸出可以同向疊加，進而使得陣列在該方向上產生一個主瓣波束；并在可以某個方向上對干擾進行一定程度的抑制。自適應波束形成是在某種最優準則下通過自適應算法來實現權集尋優，自適應波束形成能適應各種環境的變化，實時的將權集調整到最佳位置附近。波束成型“波束”這個詞看上去有些陌生，但是“光束波束成型無線通訊電磁波的信號能量在發射機由天線輻射進入空氣，并在接收端由天線接收。因此，電磁波的輻射方向由天線的特性決定。天線的方向特性可以由輻射方向圖（即天線發射的信號在空間不同方向的幅度）來描述。普通的天線的輻射方向圖方向性很弱（即每個方向的輻射強度都差不多，類似電燈泡），而最基本的形成波束的方法則是使用輻射方向性很強的天線（即瞄準一個方向輻射，類似手電筒）。然而，此類天線往往體積較大，很難安裝到移動終端上（想象一下iPhone上安了一個鍋蓋天線會是什么樣子）。另外，波束成形需要可以隨著接收端和發射端之間的相對位置而改變波束的方向。傳統使用單一天線形成波束的方法需要轉動天線才能改變波束的方向，而這在手機上顯然不可能。因此，實用的波束成形方案使用的是智能天線陣列波束成型無線通訊電磁波的信號能量在發射機由天線智能天線5G網絡的成功部署取決于有效的天線陣列設計。這利用了空中接口變化的優點。應使用多波束智能天線陣列系統來實現SDMA能力。智能天線有助于干擾減輕，同時保持最佳的覆蓋區域和同時傳輸移動手持機和BS的功率降低。此外，對于相同的物理孔徑尺寸，更多的能量可以通過使用窄波束在較高頻率傳輸。智能天線實現使得相同的信道可以被不同的波束使用。這減少了無線通信的主要問題之一：同信道干擾。波束形成天線的使用中與小數負載系數，進一步稀釋了共信道干擾的問題。高度定向的波束的應用不一定需要任何分數負載。基礎設施費用和復雜操作阻礙了對定向天線的不加區別的使用。然而，甚至更少復雜的天線能夠提供相當大的容量增益。智能天線5G網絡的成功部署取決于有效的天線陣列設計。這利用了大規模MIMO在單天線對單天線的傳輸系統中，由于環境的復雜性，電磁波在空氣中經過多條路徑傳播后在接收點可能相位相反，互相削弱，此時信道很有可能陷于很強的衰落，影響用戶接收到的信號質量。而當基站天線數量增多時，相對于用戶的幾百根天線就擁有了幾百個信道，他們相互獨立，同時陷入衰落的概率便大大減小，這對于通信系統而言變得簡單而易于處理。大規模天線有哪些好處?第一，當然是大幅度提高網絡容量。第二，因為有一堆天線同時發力，由波速成形形成的信號疊加增益將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。第三，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(交織器的目的即將不同時間段的信號揉雜,從而分散某一短時間內的連續錯誤)，而這種揉雜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。大規模MIMO在單天線對單天線的傳輸系統中，由大規模MIMO大規模天線陣列正是基于多用戶波束成形的原理，在基站端布置幾百根天線，對幾十個目標接收機調制各自的波束，通過空間信號隔離，在同一頻率資源上同時傳輸幾十條信號。這種對空間資源的充分挖掘，可以有效利用寶貴而稀缺的頻帶資源，并且成幾十倍地提升網絡容量。通過使用簡單的線性信號處理技術，大規模MIMO為BS提供了大量的天線。圖示出了大量的MIMO使能的BS。天線網格能夠引導水平和垂直波束。大規模MIMO顯著提高了光譜和能量效率。每個單個天線被定位以實現傳輸中的方向性。波前的相干疊加是大規模MIMO技術的基本原理。發射的波前在所期望的位置建設性地增加并且降低其他地方的強度。因此，在大規模MIMO啟用的BS的空間復用容量增加幾個量級。大規模MIMO大規模天線陣列正是基于多用戶波束空中接口架構和空中接口的變化強調小小區和增加的天線數量。在如此密集的5G部署中，許多服務器和路由器的配置和維護是一個復雜的挑戰。軟件設計網絡(SDN)為這一復雜挑戰提供了一個簡化的解決方案。SDN考慮控制平面和數據平面之間的分割，從而在5G網絡中引入快速和靈活性。圖9描繪了用戶和控制信號的分離。因此，用戶平面容量的增加變得獨立于控制平面資源。這使得5G網絡在所需位置具有高數據，而不會招致控制平面開銷。SDN通過使用軟件組件來解耦數據和控制平面。這些軟件組件負責管理控制平面，從而減少硬件限制。兩個平面之間的交互通過使用開放接口實現，如OpenFlow。它還便于在不同配置之間切換。空中接口架構和空中接口的變化強調小小區和增加的SDN產生背景歸結以上問題，實際上是網絡缺乏統一的"大腦"。一直以來，網絡的工作方式是：網絡節點之間通過各種交互機制，獨立的學習整個網絡拓撲，自行決定與其他節點的交互方式；當流量過來時，根據節點間交互做出的決策，獨立的轉發相應報文；當網絡中節點發生變化時，其他節點感知變化重新計算路徑。網絡設備的這種分散決策的特點，在此前很長一段時間內滿足了互聯互通的需要，但由于這種分散決策機制缺少全局掌控，在需要流量精細化控制管理的今天，表現出越來越多的問題。在此背景之下，SDN應運而生。

傳統的網絡的運作模式是靜態的，網絡中的設備是決定性的因素，控制單位和轉發單位緊密耦合。網絡設備的連接產生了不同的拓撲結構，不同廠商的交換機模型也各不相同，導致目前的網絡非常復雜。網絡設備所依賴的協議由于歷史原因，存在多樣化、不統一、靜態控制和缺少共性的問題，這進一步加大了網絡的復雜性。在網絡中增刪一臺中心設備是非常復雜的，往往需要多臺交換機、路由器、Web認證門戶等等。這些因素都導致傳統的通信網絡適合于一種靜態的、不需要管理者太多干預的狀態。大數據應用依賴于兩點，即海量數據處理和預先定義好的計算模式，分布式的數據中心和集中式的控制中心，必然導致大量的數據批量傳輸及相關的聚合劃分操作，這對網絡的性能提出了非常高的要求，為了更好的利用網絡資源，大數據應用需要按需調動網絡資源。SDN產生背景歸結以上問題，實際上是網絡缺乏統一的"大腦"。SDN可以跨越OSI層來重新建模網絡以實現完全自動化管理。冗余接口由控制器減少，控制器將策略分配給路由器用于監控功能。應用于無線接入網絡(RAN)的SDN本身表現為SON解決方案。SON算法通過控制平面協調在粗粒度上優化RAN，同時保持精細的粒度數據平面不受影響。雖然SON提供高增益，但是數據平面的改進需要多個BS的協作來進行數據傳輸。協調多點(CoMP)傳輸有助于以非常精細的時間尺度進行協作數據傳輸。CloudRAN還通過分散數據平面提供了一個可行的解決方案。數據和控制信號可以通過不同的節點，不同的頻譜甚至不同的技術路由，以管理網絡密度和多樣性。SON(Self-OrganizedNetworks)是在LTE的網絡的標準化階段由移動運營商主導提出的概念，其主要思路是實現無線網絡的一些自主功能（自配置、自優化、自愈三大功能），減少人工參與，降低運營成本。CoMP:該技術的核心思想是通過處于不同地理位置的多個傳輸點之間的合作來避免相鄰基站之間的干擾或將干擾轉換為對用戶有用信號，以合作的方式實現用戶性能的改善。SDN可以跨越OSI層來重新建模網絡以實現完全云RAN的提出如今，移動運營商正面臨著激烈的競爭環境，用于建設、運營、升級無線接入網的支出不斷增加，而收入卻未必以同樣的速度增加。移動互聯網業務的流量迅速上升，由于競爭的緣故，單用戶的ARPU值卻增長緩慢，甚至在慢慢減少，這些因素嚴重地削弱了移動運營商的盈利能力。為了保持持續盈利和長期增長，移動運營商必須尋找低成本地為用戶提供無線業務的方法。無線接入網(RAN)是移動運營商賴以生存的重要資產，通過無線接入網可以向用戶提供7x24小時不間斷、高質量的數據服務。傳統的無線接入網具有以下特點：第一，每個基站連接若干固定數量的扇區天線，并覆蓋小片區域，每個基站只能處理本小區收發信號；第二，系統的容量是干擾受限，各個基站獨立工作已經很難增加頻譜效率；第三，基站通常都是基于專有平臺開發的“垂直解決方案”。這些特點帶來了以下挑戰：數量巨大的基站意味著高額的建設投資、站址配套、站址租賃以及維護費用，建設更多的基站意味著更多的資本開支和運營開支。此外，現有基站的實際利用率還是很低，網絡的平均負載一般來說大大低于忙時負載，而不同的基站之間不能共享處理能力，也很難提高頻譜效率。最后，專有的平臺意味著移動運營商需要維護多個不兼容的平臺，在擴容或者升級的時候也需要更高的成本。云RAN的提出如今，移動運營商正面臨著激烈的競云RAN在傳統的蜂窩網絡中，互聯網協議，多協議功能和以太網一直延伸到遠程蜂窩站點。圖示出了典型的C-RAN架構，其中來自許多遠程站點的基帶單元(BBU)集中在虛擬BBU池。這導致統計復用增益，能量效率操作和資源節約。虛擬BBU池進一步促進可擴展性，成本降低，不同服務的集成和減少現場試驗的時間消耗。遠程射頻頭(RRH)包括變壓器組件，放大器和雙工器，可實現數字處理，模數轉換，功率放大和濾波。RRH通過高于1Gbps的單模數據速率連接到BBU池。這種簡化的BS架構為密集的5G部署鋪平了道路，使其價格適中，靈活和高效。強大的云計算能力可以輕松處理所有復雜的控制過程。基帶池前向回傳光分配網絡云RAN在傳統的蜂窩網絡中，互聯網協議，多協議云RANC-RAN中的C既可以指“集中式”無線接入網絡（RAN），也可以指“云”無線接入網。這兩個概念是相關的，都與蜂窩基站網絡設備的新架構有關。C-RAN依然是一個相當新的趨勢，只是在幾年前才由中國移動開始。但是世界各地的其他網絡運營商正在積極地部署集中式RAN網絡，以希望在市場成熟時能夠更多地承擔責任。在傳統的分布式蜂窩網絡，RAN是我們所認為的蜂窩基站網絡的一部分，其設備在蜂窩基站塔的頂端和塔下。其主要的組件是基帶單元（BBU），這是一個無線電設備，每小時處理數十億比特的信息，并將最終用戶連接到核心網絡。C-RAN提供了一種嶄新而高效的替代方案。通過利用光纖用于前傳的巨大的信號承載能力，運營商們能夠將多個BBU集中到一個地點，它可以在一個蜂窩基站，也可以在一個集中式的BBU池。將多個BBU集中起來精簡了每個蜂窩基站所需的設備數量，并且能夠提供更低延遲等其他各種優勢。雖然C-RAN的最終歸宿是云RAN，那時網絡的一些功能開始在“云端”虛擬化。一旦BBU集中化以后，商用的現成服務器就能夠完成大部分的日常處理。這意味著BBU可以重新設計和進行縮減以專門進行復雜或專有的處理。借助云RAN處理的集中式基站簡化了網絡的管理，并且使資源池和無線資源得以協調。云RANC-RAN中的C既可以指“集中式”無線D2DD2D通信技術是指兩個對等的用戶節點之間直接進行通信的一種通信方式。在由D2D通信用戶組成的分布式網絡中，每個用戶節點都能發送和接收信號，并具有自動路由(轉發消息)的功能。網絡的參與者共享它們所擁有的一部分硬件資源，包括信息處理、存儲以及網絡連接能力等。這些共享資源向網絡提供服務和資源，能被其它用戶直接訪問而不需要經過中間實體。在D2D通信網絡中，用戶節點同時扮演服務器和客戶端的角色，用戶能夠意識到彼此的存在，自組織地構成一個虛擬或者實際的群體。D2DD2D通信技術是指兩個對等的用戶節點之間M2M

M2M是指多種不同類型的通信技術有機的結合在一起：機器之間通信；機器控制通信；人機交互通信；移動互聯通信。M2M讓機器，設備，應用處理過程與后臺信息系統共享信息，并與操作者共享信息。它提供了設備實時地在系統之間、遠程設備之間、或和個人之間建立無線連接，傳輸數據的手段。M2M技術綜合了數據采集、GPS，遠程監控、電信、信息技術，是計算機、網絡、設備、傳感器、人類等的生態系統，能夠使業務流程自動化，集成公司資訊科技(IT)系統和非IT設備的實時狀態，并創造增值服務。這一平臺可在安全監測、自動抄表、機械服務和維修業務、自動售貨機、公共交通系統、車隊管理、工業流程自動化、電動機械、城市信息化等環境中運行并提供廣泛的應用和解決方案。M2M物聯網如圖所示，物聯網設想數百萬個同時連接，涉及各種設備，連接的家庭，智能電網和智能交通系統。這個愿景最終只有隨著高帶寬5G無線網絡的出現才能實現。物聯網使許多智能對象和應用程序的互聯網連接和數據互操作性成為可能。IoT的六個獨特挑戰包括(i)自動傳感器配置，(ii)上下文檢測，(iii)采集，建模和推理(iv)在“傳感即服務”模型中選擇傳感器(v)安全-隱私-信任和(vi)上下文共享。物聯網的實施是復雜的，因為它包括在各種粒度和抽象級別的大規模，分布式，自主和異構組件之間的合作。云的概念，提供大存儲，計算和網絡功能，可以與各種支持物聯網的設備集成。物聯網如圖所示，物聯網設想數百萬個同時連接，涉及其他應用除了上述應用，金融業隨著企業和客戶的增加，需要強大的計算和數據處理。基于5G的未來移動網絡具有巨大的潛力轉變不同的金融服務，如銀行，支付，個人金融管理，社會支付，點對點交易和本地商業。傳感，通信和控制提高了電網的效率和可靠性，從而使其現代化為智能電網(SG)。SG使用無線網絡進行能量數據收集，電力監測，保護和需求/響應管理。智能信息和智能通信子系統是智能電網的一部分。智能電網無縫鏈接物理組件和代表大規模網絡物理系統的無線通信。無線技術已經被用于有效的實時需求響應(DR)管理。預計提出的5G的高帶寬和低延遲將解決與SG需求響應相關的許多挑戰。同樣，以自動化，嵌入式系統，娛樂，電器，效率和安全為根基的智能家居是一個積極的技術研究領域。智能城市，可持續發展的基本要素正處于增長勢頭。物聯網，M2M，云計算，與5G集成的主要概念在這些研究領域非常有說服力。其他應用除了上述應用，金融業隨著企業和客戶的增改善用戶體驗QoE體驗質量（QualityofExperience，QoE）是指用戶對設備、網絡和系統、應用或業務的質量和性能的主觀感受。QoE指的是用戶感受到的完成整個過程的難易程度。5G時代的性能指標高度集中于QoE。訂閱，基于廣告的商業模式和內容交付的增長正在推動互聯網上視頻傳輸的幾乎指數增長。不久以來，互聯網上的視頻預計在觀眾數量方面超過電視。然而，互聯網視頻生態系統缺乏正規的質量測量技術。傳統的QoS度量，包括丟包，丟失率，網絡延遲，PSNR和往返時間，現在被認為對視頻移動互聯網無效。另一方面，QoE強調用戶的感知滿意度。對于整體用戶體驗，QoS的技術條件仍然至關重要，但不夠充分。圖給出了QoS和QoE之間的關系。更高的QoS不一定意味著更高的QoE。產品的交互性，產品的感覺，服務目的的能力和融入整個環境是定義QoE特征的一些主要經驗。感覺使用的結果改善用戶體驗QoE體驗質量（Qualityo云VR/ARVR/AR對帶寬的需求是巨大的。高質量VR/AR內容處理走向云端，滿足用戶日益增長的體驗要求的同時降低設備價格，VR/AR將成為移動網絡最有潛力的大流量業務。雖然現有4G網絡平均吞吐量可以達到100Mbps，但一些高階VR/AR應用需要更高的速度和更低的延遲。云VR/ARVR/AR對帶寬的需求是巨大的。高質量V目錄5G介紹01技術特點02相關應用03目錄5G介紹01技術特點02相關應用03車聯網驅動汽車變革的關鍵技術--自動駕駛、編隊行駛、車輛生命周期維護、傳感器數據眾包等都需要安全、可靠、低延遲和高帶寬的連接，這些連接特性再高速公路和密集城市中至關重要，只有5G可以同時滿足這樣的要求。根據ABIResearch預測，到2025年5G連接的汽車將達到5030萬輛。汽車的典型換代周期是7~10年，因此，汽車將再2025年~2030年之

間大幅增長。車聯網驅動汽車變革的關鍵技術--自動駕駛、編隊行駛、車輛生命智能制造雖然近年Wifi、藍牙和wirelessHART等無線方案已經在制造車間開始使用，但是這些方案在帶寬、可靠性和安全性等方面都存在局限性。對于最新最尖端的智慧制造，靈活、可移動、高帶寬、低時延和高可靠性的通信是基礎的要求，而5G能更好的滿足這些要求。預測顯示，從2022年到2026年，5GIIOT的平均年復合增長率將達到464%智能制造雖然近年Wifi、藍牙和wirelessHART智能能源智能能源無線醫療在最近的B2B調查中，醫療領域42%的受訪者已經制定了部署5G的計劃，并確信5G將作為先進醫療解決方案的使能因素。無線醫療在最近的B2B調查中，醫療領域42%的受訪者已無線家庭娛樂高清晰8K視頻和云游戲將催生對5G的極大需求。無線家庭娛樂高清晰8K視頻和云游戲將催生對5G的極大聯網無人機聯網無人機個人AI輔助導盲頭盔個人AI輔助導盲頭盔

thebestyouareTHANKYOU!thebestyouareTHANKYOU!5GNetwork5GNetworkWiththerapiddevelopmentofwirelesstechnologies,theconceptoftheFifthGeneration(5G)wirelesscommunicationsystemstartedtoemerge.Butmostpeopleknowlittleabout5G，includingsomeaspectsof5Gwirelesscommunicationnetworks,justlikewhat5Gisabout:whatarethebuildingblocksofcore5Gsystemconcept,whatarethemainchallengesandhowtotacklethem.Besides,Anumberofcountriesandorganizationsworkingon5G,5GdevelopmentsituationinChinaisofconcerntoeveryone,Chinaalsoneedstohaveitsownplaceinsuchacompetitiveenvironment.

隨著無線技術的飛速發展，第五代(5G)無線通信系統的概念開始出現。但大多數人對5G知之甚少,包括5G無線通信網絡的某些方面,就像5G是什么:什么是核心5G系統的構建塊的概念,主要的挑戰是什么,以及如何解決這些問題。此外，一些國家和組織致力于5G,5G在中國的發展情況是每個人都關心的，中國也需要在這樣的競爭環境中有自己的位置。Withtherapiddevelopmentof1.Introduction1.Introduction

5G(Fifth-generationmobilecommunications)isanewgenerationofmobilecommunicationsystemsfor2020,withhighspectralefficiencyandlowpowerconsumption,intermsoftransferrateandresourceutilizationimprovementover4Gsystem10times,itswirelesscoverageperformanceanduserexperiencewillbesignificantlyimproved.5Gwillbecloselyintegratedwithotherwirelessmobilecommunicationtechnology,constituteanewgenerationofubiquitousmobileinformationnetwork,tomeetfuturemobileInternettraffic1000xdevelopmentneedsin10years.

5G(第五代移動通信)是2020年的新一代移動通信系統，頻譜效率高，功耗低，在傳輸速率和資源利用率方面比4G系統提高10倍，其無線覆蓋性能和用戶體驗將顯著提高。5G將與其他無線移動通信技術緊密結合，構成新一代無處不在的移動信息網絡，滿足未來10年移動互聯網流量1000x的發展需求。5G(Fifth-generationmobil2.Development2.Development

Recallingthecourseofdevelopmentofmobilecommunications,eachgenerationofmobilecommunicationsystemscanbedefinedbyperformanceindicatorsandsignsofkeytechnologies.Wherein,1GusingFDMA,onlyanalogvoiceservices;2GmainlyusingTDMA,canprovidevoiceandlow-speeddigitaldataservices;3GtoCDMAtechnologyischaracterizedbyuserpeakrateof2MbpstoreachtensofMbps,supportmultimediadataservices;4GOFDMAtechnologyasthecore,theuserpeakrateofupto100Mbps~1Gbps,cansupportavarietyofmobilebroadbanddataservices.

回顧移動通信的發展歷程，每一代移動通信系統都可以用關鍵技術的性能指標和標志來定義。其中1G采用分頻多址方式，只提供模擬語音服務;2G主要采用時分多址方式，可以提供語音和低速的數字數據服務;3G到碼分多址技術的特點是用戶峰值速率2Mbps達到數十Mbps，支持多媒體數據服務;以4G正交頻分多址技術為核心，用戶峰值速率高達100Mbps~1Gbps，可支持多種移動寬帶數據服務。Recallingthecourseofdev

5Gkeycompetenciesricherthanpreviousgenerationsofmobilecommunications,userexperience,speed,densityofconnections,endtoenddelay,thepeakrateandmobilityandsowillbethe5Gkeyperformanceindicators.However,unlikethecaseinthepastonlytoemphasizedifferentpeakrate,theindustrygenerallybelievethattherateoftheuserexperienceisthemostimportantperformanceindicators,ittrulyreflectstherealdatarateavailabletotheuser,andtheuserexperienceistheclosestperformance.Basedonthetechnologyneedsofthemainscene5G,5GuserexperiencerateshouldreachGbpsmagnitude.

5G關鍵能力比前幾代移動通信豐富，用戶體驗、速度、連接密度、端到端延遲、峰值速率和移動性等都將是5G關鍵性能指標。然而，不同于以往只強調不同的峰值率，業界普遍認為用戶體驗率是最重要的性能指標，它真實地反映了用戶可用的真實數據率，用戶體驗是最接近性能的。根據主場景5G技術需求，5G用戶體驗率應達到Gbps量級。5Gkeycompetenciesricher3.Technology3.TechnologyFacedwithdiversescenesofextremeperformancedemandsdifferentiation,5Gcannothavesolutionsforallscenarios.Inaddition,thecurrentwirelesstechnologyinnovationhasdiversifieddevelopmenttrend,inadditiontothenewmulti-accesstechnology,large-scaleantennaarray,ultra-densenetwork,thewholespectrumaccess,thenewnetworkarchitecture,alsoisconsideredtobethemaintechnicaldirection.5Gcanplayakeyroleinthemajortechnologyscene.

面對性能要求差異化程度極高的多樣化場景，5G不能滿足所有場景的要求。此外，當前無線技術創新有多元化的發展趨勢，除了新的多址接入技術、大規模天線陣、超密網絡、全頻譜接入、新型網絡架構，也被認為是主要的技術方向。5G技術可以在主要技術場景中發揮關鍵作用。Facedwithdiversescenes4.Challenges4.ChallengesToworkwellinamultiserviceenvironmentwithseamlesshandovertechnology在多服務環境下，以無縫切換技術工作Interferencesuppressiontechnology干擾抑制技術Automaticadaptiontechnology自動適應技術Securityproblems.Seamlessdockingofsecureprotocolwhenintegrating5GandWi-Fi安全問題。融合5G和Wi-Fi時安全協議的無縫對接ToworkwellinamultiservicThankYou!ThankYou!5G介紹及技術應用5G介紹及技術應用目錄5G介紹01技術特點02相關應用03目錄5G介紹01技術特點02相關應用03通信技術的發展1G與2G第1代移動通信系統（1G）是模擬式通信系統，模擬式是代表在無線傳輸采用模擬式的FM調制，將介于300Hz到3400Hz的語音轉換到高頻的載波頻率MHz上。從1G跨入2G的分水嶺則是從模擬調制進入到數字調制，相比于第1代移動通信，第二代移動通信具備高度的保密性，系統的容量也在增加，同時能夠提高多種業務服務。從這一代開始手機也可以上網了。3G3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。3G是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統，目前3G存在3種標準：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。在3G的眾多標準之中，CDMA這個字眼曝光率最高，CDMA（碼分多址)是第三代移動通信系統的技術基礎。4G4G包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載。4G移動系統網絡結構可分為三層：物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。第四代移動通信系統主要是以正交頻分復用（OFDM）為技術核心。通信技術的發展1G與2G第1代移動通信系統（1G）是模擬式通5G介紹及相關應用課件5G網絡空分復用智能天線云RAN異構網絡HetNets小基站波束成型大規模MIMO空中接口&SDND2D&M2M毫米波01030507090204060810Prospectivenetworktechniquesfor5Gmobilecommunication:Asurvey5G網絡空分復用智能天線云RAN異構網絡HetNets小基站什么是5G？5G是面向2020年以后移動通信需求而發展的新一代移動通信系統.根據移動通信的發展規律,5G將具有超高的頻譜利用率和能效,在傳輸速率和資源利用率等方面較4G移動通信提高一個量級或更高,其無線覆蓋性能、傳輸時延、系統安全和用戶體驗也將得到顯著的提高。5G移動通信將與其他無線移動通信技術密切結合,構成新一代無所不在的移動信息網絡,滿足未來10年移動互聯網流量增加1000倍的發展需求.5G移動通信系統的應用領域也將進一步擴展,對海量傳感設備及機器與機器(M2M)通信的支撐能力將成為系統設計的重要指標之一.未來5G系統還須具備充分的靈活性,具有網絡自感知、自調整等智能化能力,以應對未來移動信息社會難以預計的快速變化Theincreasinggrowthofdatatrafficandthepopularityoftheintelligentterminalsleadtothefactthatthefourthgenerationmobilecommunicationnetwork(4G)cannotmeetthedemandintermsofcapacity，speed，andthespectrum．Therebythefifthgenerationmobilecommunicationnetwork(5G)comesintobeing．什么是5G？5G是面向2020年以后移動通信需求而發展目錄5G介紹01技術特點02相關應用03目錄5G介紹01技術特點02相關應用035G要求根據行業和學術界的不同研究計劃，下一代5G系統的8個主要要求：1)實際網絡中1-10GBps的數據速率：這幾乎是傳統LTE網絡的理論峰值數據速率150Mbps的10倍。2)1ms往返行程延遲：從4G的10ms往返時間減少近10倍。3)單位面積中的高帶寬：需要在特定區域中使具有更高帶寬的大量連接的設備具有更長

的持續時間。4)大量的連接設備：為了實現物聯網的愿景，新興的5G網絡需要提供連接到成千上萬

的設備。5)99.999％的感知可用性：5G設想網絡應該實際上總是可用的。6)幾乎100％的覆蓋“隨時隨地”連接：5G無線網絡需要確保完全覆蓋，而不管用戶的位

置。7)能源使用量減少近90％：標準機構已經考慮了綠色技術的發展。這對于高數據速率和5G無線的大規模連接將更加重要。8)高電池壽命：器件的功耗降低對新興的5G網絡十分重要。5G要求根據行業和學術界的不同研究計劃，下一代5G系統的8個5G介紹及相關應用課件信息傳播信息傳播頻率的選擇頻率的選擇毫米波新興的毫米波頻率提出了許多移動無線通信的新挑戰。主要的挑戰是任何標準信道模型的不可用性。對信道行為的技術理解提出了新的架構技術，不同的多址和空中接口的新方法。此外，毫米波頻率的生物安全性也在審查。還分析了安全問題的毫米波的非電離和熱特性。1)傳播損耗：其中LFSL主要考慮毫米波的傳輸損耗，d表示發射機-接收機距離，f是載波頻率。看來，在較高頻率下損耗突出。然而，只有在特定頻率的路徑損耗插入兩個各向同性天線。較短的波長使得在較小的區域中較小天線的密集封裝，從而對未來5G網絡的各向同性天線的使用提出挑戰。與自由空間損失相關的研究工作表明，對于相同的天線孔徑面積，與其較長的對應物相比，較短的波長不應該遭受任何主要的缺點。此外，mm波鏈路能夠鑄造非常窄的波束。例如，70GHz鏈路比18GHz鏈路窄四倍。此外，最近的研究還表明，窄波束定向傳輸減少了干擾，提高了蜂窩應用的空間復用能力。然而，毫米波束性能取決于許多其他因素，如節點之間的距離、無線電鏈路余量和多徑分集。毫米波新興的毫米波頻率提出了許多移動無線通信的新挑戰。主要毫米波2)穿透和LOS(可視)通信：對于有效的系統設計，迫切需要理解在不同環境中的毫米波傳播。為了理解室內和室外環境中的傳播特性，就必須確定傳播信號在一般結構、樹葉和人類周圍的傳播行為。理解在不同環境下的毫米波的衍射，穿透，散射和反射，為5G網絡部署奠定了基礎。研究團隊對信號中斷調查和建筑材料反射系數比較，如彩色玻璃，透明玻璃，干墻，門，立方體和金屬電梯，他的團隊發現，普通室外建筑材料對mm波具有高穿透阻力。此外，室內環境結構，如干墻，白板，雜波和網眼玻璃也被發現顯著影響衰減，多徑分量和自由空間路徑損耗。室內信道脈沖響應證實，人體對毫米波傳播造成了相當大的阻礙。人們的運動產生陰影效應，這可以通過更大的天線波束寬度和角度多樣性的引入來減輕。從可用的傳播結果，我們可以得出結論，戶外mm波信號大多被確定為室外，很少的信號穿透室內通過玻璃門。室內-室外隔離強調了不同節點對不同覆蓋位置的需要。然而，隔離的特性有助于在預期區域中配置能量。毫米波2)穿透和LOS(可視)通信：對于有效的系統設計，迫切毫米波此外，室內和室外交通的分離減輕了與無線電資源分配和發射功率消耗相關的開銷。開銷通過靈活的聚類，有效的用戶選擇和自適應反饋壓縮進一步顯著降低。有趣的是，小型蜂窩結構已經在密集的城市地區部署。例如，在日本城市，BS間距離只有200米。因此，在小型小區環境中應用LOS傳播有望成為毫米波通信的前景。確保LTE需要大規模的天線部署，沒有任何預定的模式。網絡特定的隨機部署預計將因情況而異。隨機，密集和現場特定LOS通信的示例圖如圖所示。與LOS通信相關的挑戰自動需要調查非視線(NLOS)傳播和所需的基本支持。大規模部署毫米波此外，室內和室外交通的分離減輕了與無線電資源分配和發射毫米波3)多徑和NLOS：在無線通信中，多徑是天線中信號接收的影響多于一個路徑。根據SMARAD卓越中心的SylvainRanvier和MikkoKyro，通過選擇延遲擴展作為驗證參數，很好地描述了通道的多徑特性。功率延遲特性(PDP)的均方根(RMS)有助于探測毫米波通信中的多徑效應。了解多徑可能使NLOS問題減輕。LOS鏈路在動態室外環境中不一定可行。因此，探索部分阻塞LOS和NLOS鏈路的可能性是很重要的。測量了平均雨衰，雨中短期信號電平，植被衰減，玻璃和寬帶功率延遲分布。與清晰，干燥的天氣條件相比，在雨中檢測到更多的多徑分量。在不同的指向角下的許多多徑分量可以用于鏈路改進。建立角落，邊緣和人類活動可能不總是完全削弱LOS鏈接。相反，這些往往造成陰影。不同表面的反射系數表明陰影區域有合理的信號電平的可能性。還觀察到較寬的波束寬度天線給出接收信號的準確估計。另一方面，較小的波束寬度天線具有空間方向性的優點。波束拓寬技術的適當組合探討了在小區域中變化特性的優點。此外，天線角度的最佳組合也使系統具有高信噪比和低均方根延遲擴展。在NLOS路徑中的通信需要均衡器，這引入了高延遲，增加的功耗和低數據速率的新挑戰。多徑統計的知識有助于設計均衡器和選擇調制技術。現有和當前信道統計的適當組合有助于解決大多數NLOS傳播挑戰。如圖所示。建議在延遲域信道模型，采用任意放置散射反射信號的點對點擴展。信號屏蔽反射信號毫米波3)多徑和NLOS：在無線通信中，多徑是天線中信號接收小基站的提出毫米波雖然具有很大的帶寬，但是卻不能穿透建筑等介質（頻率越高，就越貼近直線傳播），甚至會被植物跟雨水吸收（傳播過程中衰減很明顯），為了解決這個問題，我們提出了采用微型基站的方法。目前，信號傳輸時通過一個大型高功率基站進行傳輸，為了不被介質影響，所以通過大功率傳輸覆蓋更多的設備。如果是毫米波的話，只要你跟基站之間有介質格擋，你就接收不到信號，我們的解決方法就是用上千個低功耗小型基站，進行收發信號來代替現在的大型基站。這種技術特別適用于城市，當你被障礙物擋住了信號的時候，手機會自動切換到另一個小基站來保證穩定的連接。但是，如果讓運營商在城市中，布置那么龐大數量的小基站，成本過高，高通提出了毫米波的移動化，也就是客戶端在移動的時候依舊能提供服務，需要波束搜索和波束追蹤算法，等等小基站的提出毫米波雖然具有很大的帶寬，但是卻不能穿透建筑等介小基站隨著在傳統無線頻譜中亞毫秒等待時間和帶寬限制的要求，準備打破以基站（BS）為中心網絡范式。圖描繪了從BS中心到設備中心網絡的這種逐漸移動。5G網絡建議使用更高的頻率進行通信。在室外環境中，毫米波信號的傳播和穿透是相當有限的。因此，節點布局不能遵循傳統的蜂窩設計或其他任何定義模式。Rappaport和他的團隊提出了5G無線電網絡設計的場地特定節點布局。例如，超密集部署在需要高數據速率的地區是必要的，例如地鐵站，商場和辦公室。我們盡量選擇LOS通信。或者，反射，散射和衍射信號仍然可能具有足夠的能量，這需要在LOS被完全阻擋時被探測小基站隨著在傳統無線頻譜中亞毫秒等待時間和帶寬限制的要求，準小基站5G蜂窩技術需要與大量用戶，各種設備和多樣化的服務一起工作。因此，主要關注的是5GBS與傳統蜂窩網絡的集成。三星提出了不同的配置，如毫米波BS網格系統，毫米波與4G系統和毫米波獨立系統集成。大波束成形增益擴展了覆蓋范圍，同時減少了干擾并提高了小區邊緣的鏈路質量。這個特性使得毫米波BS網格可以提供低延遲和成本效益的解決方案。圖(A)示出了mm波(5G)和傳統4G網絡的混合系統。它提出了一個雙模式調制解調器，使用戶能夠在兩個網絡之間切換更好的體驗。或者，mm波頻譜也可以僅用于數據通信，而控制和系統信息可以通過使用傳統的4G網絡傳輸。另一方面，在圖(B)中，獨立的5G系統僅在毫米波上工作。這樣的系統設想對回程和無線接入鏈路使用相同的毫米波頻譜。小基站5G蜂窩技術需要與大量用戶，各種設備和多樣化的服務一起小天線毫米波傳播的小無線電波長需要小的天線尺寸。這使得能夠使用大量較小的天線。使用陣列天線控制信號的相位和幅度有助于增強所需方向的電磁波，同時在所有其他方向消除。這需要引入定向空氣界面。右圖示出了空中接口從單向傳輸到定向傳輸的這種改變。可以通過使用自適應波束成形技術來保證高定向輻射模式，從而引入空分多址(SDMA)。有效的SDMA改進了在發射機和接收機的波束成形天線的頻率復用。全方向天線天線元素陣列方向型的天線小天線毫米波傳播的小無線電波長需要小的天線尺寸頻譜復用技術有三種經典的頻譜復用方法：即時分復用（典型應用：中國移動2G）、頻分復用（典型應用：中國聯通3G）和碼分復用（典型應用：中國聯通3G）。可以用一個例子來說明時分復用、頻分復用和碼分復用的區別。在一個屋子里有許多人要彼此進行通話，為了避免相互干擾，可以采用以下方法：1)講話的人按照順序輪流進行發言（時分復用）。2)講話的人可以同時發言，但每個人說話的音調不同（頻分復用）。3)講話的人采用不同的語言進行交流，只有懂同一種語言的人才能夠相互理解（碼分復用）。當然，這三種方法相互結合，比如不同的人可以按照順序用不同的語言交流（即中國移動3G的TD-SCDMA）。然而，這三種經典的復用方式都無法充分利用頻譜資源，它們要么無法多用戶同時間通訊(TDMA)，要么無法使用全部頻譜資源(FDMA)，要么需要多比特碼元才能傳遞1比特數據(CDMA)。頻譜復用技術有三種經典的頻譜復用方法：即時分復空分復用那么，有沒有一種方法可以克服以上多路方式的缺點，讓多個用戶同時使用全部頻譜通訊呢？讓我們先來思考一下，如果在一個房間里大家同時用同一種音調同一種語言說話會發生什么？很顯然，在這種情況下會發生互相干擾。這是因為信號會向著四面八方傳播，所以一個人會聽到多個人說話的聲音從而無法有效通訊。但是，如果我們讓每個說話的人都用傳聲筒，讓聲音只在特定方向傳播，這樣便不會互相干擾了。在無線通訊中，也可以設法使電磁波按特定方向傳播，從而在不同空間方向的用戶可以同時使用全部頻譜資源不間斷地進行通訊，也即空分復用(space-divisionmultipleaccess，SDMA)。SDMA還有另一重好處，即可以減少信號能量的浪費：當無線信號在空間中向全方向輻射時，只有一小部分信號能量被接收機收到成為有用信號。大部分信號并沒有被相應的接收機收到，而是輻射到了其它的接收機成為了干擾信號。空分復用技術是唯一能夠實現頻譜效率數倍提升的技術。因為它可以使系統在同一時間、同一頻段、同一宏觀物理空間上進行多路通信而且互不干擾，讓有限的頻譜資源得到最大化的利用。空分復用那么，有沒有一種方法可以克服以上多路方波束成型“波束”這個詞看上去有些陌生，但是“光束”大家一定都很熟悉。當一束光的方向都相同時，就成了光束，類似手電筒發出的光。反之，如果光向四面八方輻射（如電燈泡發出的光），則不能形成光束。和光束一樣，當所有波的傳播方向都一致時，即形成了波束。光束實現很簡單，只要用不透明的材料把其它方向的光遮住即可。這是因為可見光近似沿直線傳播，衍射能力很弱。然而，在無線通訊系統中，信號以衍射能力很強的電磁波的形式存在，所以無法使用生成光束的方法來實現波束成型，而必須使用其他方法。波束形成原理:陣列輸出選取一個適當的加權向量以補償各個陣元的傳播時延，從而使得在某一個期望方向上陣列輸出可以同向疊加，進而使得陣列在該方向上產生一個主瓣波束；并在可以某個方向上對干擾進行一定程度的抑制。自適應波束形成是在某種最優準則下通過自適應算法來實現權集尋優，自適應波束形成能適應各種環境的變化，實時的將權集調整到最佳位置附近。波束成型“波束”這個詞看上去有些陌生，但是“光束波束成型無線通訊電磁波的信號能量在發射機由天線輻射進入空氣，并在接收端由天線接收。因此，電磁波的輻射方向由天線的特性決定。天線的方向特性可以由輻射方向圖（即天線發射的信號在空間不同方向的幅度）來描述。普通的天線的輻射方向圖方向性很弱（即每個方向的輻射強度都差不多，類似電燈泡），而最基本的形成波束的方法則是使用輻射方向性很強的天線（即瞄準一個方向輻射，類似手電筒）。然而，此類天線往往體積較大，很難安裝到移動終端上（想象一下iPhone上安了一個鍋蓋天線會是什么樣子）。另外，波束成形需要可以隨著接收端和發射端之間的相對位置而改變波束的方向。傳統使用單一天線形成波束的方法需要轉動天線才能改變波束的方向，而這在手機上顯然不可能。因此，實用的波束成形方案使用的是智能天線陣列波束成型無線通訊電磁波的信號能量在發射機由天線智能天線5G網絡的成功部署取決于有效的天線陣列設計。這利用了空中接口變化的優點。應使用多波束智能天線陣列系統來實現SDMA能力。智能天線有助于干擾減輕，同時保持最佳的覆蓋區域和同時傳輸移動手持機和BS的功率降低。此外，對于相同的物理孔徑尺寸，更多的能量可以通過使用窄波束在較高頻率傳輸。智能天線實現使得相同的信道可以被不同的波束使用。這減少了無線通信的主要問題之一：同信道干擾。波束形成天線的使用中與小數負載系數，進一步稀釋了共信道干擾的問題。高度定向的波束的應用不一定需要任何分數負載。基礎設施費用和復雜操作阻礙了對定向天線的不加區別的使用。然而，甚至更少復雜的天線能夠提供相當大的容量增益。智能天線5G網絡的成功部署取決于有效的天線陣列設計。這利用了大規模MIMO在單天線對單天線的傳輸系統中，由于環境的復雜性，電磁波在空氣中經過多條路徑傳播后在接收點可能相位相反，互相削弱，此時信道很有可能陷于很強的衰落，影響用戶接收到的信號質量。而當基站天線數量增多時，相對于用戶的幾百根天線就擁有了幾百個信道，他們相互獨立，同時陷入衰落的概率便大大減小，這對于通信系統而言變得簡單而易于處理。大規模天線有哪些好處?第一，當然是大幅度提高網絡容量。第二，因為有一堆天線同時發力，由波速成形形成的信號疊加增益將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。第三，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