1.4 第五代移动通信技术在线视频

还有什么需求没有满足

实际上4G我们只是解决了

手机上网的一部分需求

就是数据速率

中高速你还能支持

但是进一步再考虑

就需要引入第五代移动通信

这也就是所谓的我们现在的5G技术

5G技术 实际上是要给用户提供

无缝的链接

高速的传输

高满意度的业务服务

就说穿了

它实际上还是一个技术驱动

有希望通过采用各种各样的高技术

关键技术

先进的这些信号处理技术

能够能给用户提供

更满意的数据业务的服务

我们可以能把5G的这些

技术特点给大家做一下归纳

那么5G

它相对于4G

要引入一些新的无线传输技术

它的频带利用率要比4G

再提升10倍以上

我们在刚才一开头的时候

就给大家做过介绍

无线数据业务的容量实际上满足了

无线摩尔定律的发展

增长非常地快速

4G它

远远不能够满足未来数据业务增长的需求

所以我们需要

在5G当中的引入新的

更高的

高性能的传输技术支持

频带利用率进一步增长

至少提升10倍以上

第二个 我们在网络结构上面

就已经突破了前四代所产用的蜂窝体制

引入一些新的网络结构

比如说分布式网络结构

这样的话

在组网还有系统吞吐率上可以得到

进一步的改进

就是几十倍的提升

第三个 是要挖掘一些新的频谱效率

频率资源

挖掘新的频率资源

比如说我们要支持高频段

毫米波 可见光

这样的话它的频率的

频段资源可以进一步地扩展

大家可以简单地计算

采用这样的三类关键技术

那么5G它的传输速率

可以提升了10倍 到100倍以上

那么它的峰值速率可以

比4G而言可以

至少提升10倍 也达到10个G以上

而它的时延

还要再缩短到原来的5倍以上

而它的接入的

设备数目要增长10倍到100倍

那这张图能给大家看一个

这就是我们经常在业内

做展示的就是所谓的5G的愿景

那么现在我们还是个愿景

按照行业内部的一些预测

明年就2019年

各大设备商就会推出5G的手机

那么最快估计可能在2020年

国内就应当发5G牌照

大家普通用户就可以使用5G制式了

那用5G的移动通信能做些什么事情

大家看 可以做智能家居

工业互联网

智能农业等等

可以看一下它所对应的各种应用

这是一个5G的

技术演进的一个路线图

它所覆盖的这种业务量

覆盖的人群

还有设备的数目等等

给大家做一点展示

我们不展开来讲

同学们可以看看照片上的说明

我们可以能把5G现在所

支持的典型场景的给大家做个总结

5G移动通信支持的典型的场景

我们可以概括这三个

第一个称为是eMBB

它的中文含义指的是增强型移动宽带

这个场景主要就是那种

像我们是商业区 住宅小区

办公区等等

用户数比较多

那么业务量比较集中

那么在这样的场景下面

我们要支持更高的网络容量

更高的数据吞吐率

要覆盖高密度的用户

这就是eMBB的一些特点

也是对4G移动通信

热点服务的一个增强

第二个场景

这个场景是5G新派生出来的应用场景

我们称为是mMTC

这个意思是说

它支持的是一个大连接的通信网络

那么在这个场景当中

它不是说具体的通信对象

并不是说非得是人

大多数通信对象的都不是人

实际上是啥呢

传感器

其实这个地方我们讲的机器通信

massive Machine Type Communications

这个地方的Machine就是机器

既指的是那些物或者是传感器

那这些传感器

海量的传感器

还可以接入到移动5G移动通信网络里面来

来实现连接和通信

也就是说 它要支持海量的设备的接入

支持高效的小数据包的传输

那么它的应用

应用场景主要面对的是啥呢

比如说我举个例子

比如说 像物流

我们做快递的物流

大量的包裹已经在

比如京东 还有淘宝 还有顺丰

等等这些快递服务 物流公司

还有很多的人员包裹

每个包裹上面都可以加小的标签

那就能实现传感器的功能

那么接入到5G网络去跟踪那个包裹

包括它的投递的路线

但就可以是一种典型的物联网应用

可以作为将来5G的mMTC场景的一种实现

我们再看第三个场景

第三个场景

叫URLLC 这个全称叫做是

高可靠性低时延通信场景

URLLC这个场景

它主要的目的是要支持超低传输时延

它是即时响应的时延

端到端的时延是非常非常小的

同时它的传输可靠性也非常高

那么这个场景主要适用于

就现在我们特别在业界流行的

叫做自动驾驶

比如说我们现在开车

不一定是人开了

可以是

车上有自动驾驶系统

它就可以自动走

那么不仅是一台车自动驾驶

我们还可以把

车和车之间的构成一个通信网络

行业术语叫做是车联网

那么车和车之间要是都是自动驾驶

那么车和车之间那就必须保持通信

尤其是发生一些

拥塞 或者说

可能会有一些车祸

那时候要紧急制动

那就必须要即时响应

要以最快的速度来进行响应

因此信号传输的时延

信念传输的时延要求是最小的

所以我们称为是URLLC

超高可靠性

超低传输时延的通信场景

这就是5G当中所对应的三大类的应用场景

我们可以看看这张图

这张图就是我们刚才讲的

这三大类应用场景

它的一个示意

比如说我们刚才提到的这种eMBB

这在办公环境里面

在办公环境里面就

用户数很多

数据业务量很大

那么就可以用eMBB

在这个场景下使用eMBB

那么我们刚才提到的mMTC

那就可以用于

大家看着左下角

左下角这是一个低功耗大连接

这是一个智慧农业的场景

我们可以把在传感器放在田间地头

可以能去监控庄稼作物

它的温度 还有湿度

那么所有这些传感器

采样的这些数据

那就可以通过mMTC的场景

然后发送到通信5G网络里面来

然后监控农业的一些情况

那么URLLC

我们就可以用右下角

这样的一个场景来表示

大家看这不就是

所有的车上都装载着通信模块

那么车和车之间

车间距还有车流量

都可以靠URLLC场景

超低时延 超高可靠性 实时监控

可以避免拥塞

避免堵车

也尽量最大程度地去

消除一些车祸的隐患

那么这就是一个简单的场景示意

那在这样的场景示意当中

我们看一下

在这样的场景当中

要用到了各种各样的观念技术

5G到目前为止

它的技术标准的演进

我们可以用这样的胶片

给大家做个示意

现在经过了几年的标准化工作

像今年2018年

已经出来了5G的第一代技术标准

大家看这个我们称为是R15版本

已经是第一代的5G标准

那么再进一步演进

到明年和后年

就会制定出来完整的5G通信标准

目前制定5G标准

主要的标准化组织就是3GPP

那么另外一个

IEEE

那么国际电信联盟

它是一个政府间机构

等到这两个专业技术标准制定出来之后

那么由国际电信联盟来进行发布

那么我们给大家看一下

5G到目前为止

为了支持我们刚刚提的这些

典型场景的应用

那所需要采用的关键技术有哪一些呢

这些技术都比较专业化

我们简单地给大家做一点介绍

后面我们会展开来详细说明

在以后的课程当中

为了支持

刚才我们所提到这些高指标

5G当中的关键技术包括这些

我们做了一点列表

大家看 比如说第一个

我们为了支持高吞吐率

高速数据业务的传输

需要用到了大规模的天线

行业专业术语叫做什么呢

massive MIMO

就是大规模天线

大规模天线它要多大规模才叫大规模

现在基本配置

基站端我要配置64根天线

甚至更多的可以配到

256根以上的天线

都是非常非常多的天线

那么采用massive MIMO技术

可以几十倍甚至上百倍地提升

业务的传输速率

第二个关键技术

叫新型多址技术

这个是现在正在5G标准化的技术

这个技术

我们现在主要用到的新型多址接入技术

叫做是NOMA

N O M A

这个意思是说的是

非正交的多址接入技术

那么它可以

利用相同的频段资源

可以尽量多地介入更多的用户数

提升了我们的接入的能力

第三个技术 就是超密集组网

我们刚才提到过eMBB场景

这个超密度组网

它就是在业务非常集中的区域

比如说我们办公区

或者说闹市

闹市 商业街上面

我们把蜂窝做得非常非常的小

但是它的蜂窝数量非常多

这样的话可以支持热点分布

热点覆盖

第四个 就是全频谱接入

主要是我们不仅仅5G的工作频段

是在低频段

还会引入高频段

甚至到了毫米波 接近等于红外区

这样的工作频段是非常宽的

第五个 就是多载波技术

多载波技术的实际上是

对现在LTE的OFDM OFDMA这样的

正交多载波技术进一步地扩展和增强

另外一个

就是最后一个是 编码技术

编码调制技术

我们要采用更先进

更高性能的信道编码和调制技术

这样的话它可以进一步逼近理论极限

因为通讯当中

对于点到点的传输

我们有一个著名的极限

叫仙农容量线

那么这个是通信的

你不管怎么设计通信系统

那么最终 我们逼近的容量极限

那为了能够支持

5G的这种高速数据传输

那我们需要采用更高性能的

编码和调制技术

逼近理论极限

那么下面 我们简单给了一点列表

就对我刚才提到的这些技术做一点介绍

我们刚才提到的

为了能够支持

高频谱利用率的传输

那么就需要用到高阶调制

像现在4G LTE系统当中

我们主要用到的是16QAM

64QAM

这样的一些调试技术

到了5G时代

我们需要把这调制技术

提到了256QAM

甚至需要提到了1024QAM

这样的调制技术

它的频带利用率可以进一步提升

但是它所需要的工作性价比

需要进一步提高

第二类 比如说

我刚才提到过非正交多址

非正交多址的缩写就是NOMA

那么这个也是提高频段利用率

比如说代表性的非正交多址技术是SCMA

这个是华为所提出来的

新一代的

多址接入方式

我们在刚才介绍前四大技术的时候

已经给大家做过一点说明

那么前四代技术都是我们可以把它

概括为是正交多址技术

那么第五代技术

从理论意义上

理论上来讲的话

它的标志技术就应该是新的多址技术

那NOMA就可以作为它的一个候选的

标志性的技术

第三个

就是我们刚才提到过Massive MIMO

Massive MIMO是5G必须要采用的技术

只有采用很多很多的天线

大规模天线阵列

这样才能够大幅度地提升频带利用率

支持超高速的数据传输

另外还有这下面

这两篇里面给的这些观念技术

比如说信道编码技术

信道编码技术主要是提高可靠性的

大家在座同学

你们都有手机

咱们现在每个人用手机能上网

那个能刷微信 看微博

那么我们所有这些在手机上的操作

其实背后都得靠信道编码技术提供可靠性

像3G和4G时代我们主要采用的是

上一代的高性能的编码

主要是它爸爸

但是到了5G时代

淘宝网的可靠性还不够高

它距离理论极限

距离县东县还有一定的距离

那么5G当中的采用的这两类新的

先进的信道编码技术

像前一个LDPC

这个技术是用于在5G当中用于

用户的数据业务的差错控制编码

那么另外一个代表性的

信道编码技术是Polar码

我们翻成中文叫做是 极化码

这个技术

主要是用于

对信令来进行差错控制编码

它的可靠性更好

那么这两类技术就是5G当中

所采用的新型的信道编码技术

它可以提供比4G和3G更高的可靠性

更能够逼近理论极限

第二个传输类的技术就是

Turbo接收技术

这个技术我们也称为是迭代处理技术

这个是比较专门化的技术

它主要是优化了接收机

来提升接收信号的质量

第三类技术 叫做高频段传输

我们主要用的是毫米波

毫米波它的波长很短

频段很高

但它带宽可以宽

可以支持更高的数据速率

第四个 还有那个同频同时全双工

这个主要是在小范围里面

来进一步提升平台利用率

除掉以上

以上我们讲的这些技术

都是一些传输技术

主要关注的是信号

在物理层上怎么进行可靠传输的

除掉以上这些技术之外了

我们5G还要在网络层上进行变革

那么这就是个网络层所采用的新技术

比如说我们会采用D2D

D2D

叫做是终端到终端的直接通信技术

也就是说不用经过基站

移动台和移动台可以相互

在近距离直接来进行通信

第二个 就是超密集组网

超密集组网 我们刚才提到

在eMBB场景下面来进行的密集覆盖

就可以采用超密集组网的方式

来支持更大的业务吞吐率

第三个就是叫

我们称这个技术叫做是云接入

就Cloud-RAN

RAN的意思是无线接入

它的意思是说

我们借鉴云计算的概念

把整个的移动通信网络

构建为一个云

所有的基带处理

都放在一起用通用服务器

通用计算单元来实现

前端的都是一些天线或者是无线接入部分

这样构建的一个云端的处理系统

或者我们就称为云接入网

那么这样的一个云接入网

它已经变成了一种纯分布式的网络了

不再是像以前的蜂窝网的样子集中式处理

这样的云接入的技术

可以大幅提升网络容量

也带来了组网的灵活性

就是未来的技术发展方向之一

以上就是我们对第五代移动通信的介绍

这是马上就要商用化的移动通信体制

那么从学术角度来讲

5G之后我们做什么

未来移动通信怎么发展

这是我们做学术研究的

必须要考虑的问题

因为学术的研究 它是没有止境