当前课程知识点：移动通信原理 > 第一章 移动通信的发展历程 > 1.4 第五代移动通信技术 > 1.4 第五代移动通信技术
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
-1.1 前言
--1.1 前言
-1.2 移动通信发展的回顾
-1.3 第四代移动通信技术
-1.4 第五代移动通信技术
-1.5 未来移动通信技术
-第一章 作业
--第一章 作业
-2.1 移动信道的特点
-2.2 三类主要快衰落
-2.3 传播类型与信道模型的定量分析
-2.4 无线信道模型
-第二章 作业
--第二章 作业
-3.1 多址技术的基本概念
-3.2 移动通信中的典型多址接入方式
-3.3 码分多址CDMA中的地址码
-3.4 伪随机序列(PN)和扩频码的理论基础与分析
-第三章 作业
--第三章 作业
-4.1 语音压缩编码
-4.2 移动通信中的语音编码
-4.3 图像压缩编码
-4.4 我国音视频标准
-第四章 作业
--第四章 作业
-5.1 概述
--5.1 概述
-5.2 保密学的基本原理
-5.3 GSM系统的鉴权与加密
-5.4 IS-95系统的鉴权与加密
-5.5 3G系统的信息安全
-5.6 B3G与4G系统的信息安全
-第五章 作业
--第五章 作业
-6.1 移动通信系统的物理模型
-6.2 调制/调解的基本功能与要求
-6.3 MSK/GMSK调制
-6.4 π/4-DQPSK调制
-6.5 3π/8-8PSK调制
-6.6 用于CDMA的调制方式
-6.7 MQAM调制
-第六章 作业
--第六章 作业
-7.1 信道编码的基本概念
-7.2 线性分组码
-7.3 卷积码
--7.3 卷积码
-7.4 级联码
--7.4 级联码
-7.5 Turbo码
-7.6 交织编码
--7.6 交织编码
-7.7 ARQ与HARQ简介
-7.8 信道编码理论上的潜在能力与最大编码增益
-7.9 GSM系统的信道编码
-7.10 IS-95系统中的信道编码
-7.11 CDMA2000系统的信道编码
-7.12 WCDMA系统的信道编码
-第七章 作业
--第七章 作业
-8.1 分集技术的基本原理
-8.2 RAKE接收与多径分集
-8.3 均衡技术
--8.3 均衡技术
-8.4 增强技术与应用
-第八章 作业
--第八章 作业
-9.1 多用户检测的基本原理
-9.2 最优多用户检测技术
-9.3 线性多用户检测技术
-9.4 干扰抵消多用户检测器
-第九章 作业
--第九章 作业
-10.1 OFDM基本原理
-10.2 OFDM中的信道估计
-10.3 OFDM中的同步技术
-10.4 峰平比(PAPR)抑制
-第十章 作业
--第十章 作业
-11.1 多天线信息论简介
-11.2 空时块编码（STBC）
-11.3 分层时空码
-11.4 空时格码（STTC）
-11.5 空时预编码
-11.6 MIMO技术在宽带移动通信系统中的应用
-第十一章 作业
--第十一章 作业
-12.1 引言
--12.1 引言
-12.2 多功率控制原理
-12.3 功率控制在移动通信中的应用
-12.4 无限资源的最优分配
-12.5 速率自适应
-第十二章 作业
--第十二章 作业
-13.1 标准化进程
-13.2 HSPA系统
-13.3 EVDO系统
-13.4 LTE系统
-13.5 WiMax系统
-第十三章 作业
--第十三章 作业
-14.1 TDD原理
-14.2 TD-SCDMA
-14.3 UTRA TDD
-14.4 TD-HSPA
-第十四章 作业
--第十四章 作业
-15.1 移动网络的概念与特点
-15.2 从GSM/GPRS至WCDMA网络演讲
-15.3 第三代（3G）移动通信与3GPP网络
-15.4 从IS-95至CDMA2000网络演讲
-15.5 B3G与4G移动通信网络
-第十五章 作业
--第十五章 作业
-16.1 移动通信中的业务类型
-16.2 呼叫建立与接续
-16.3 移动性管理
-16.4 无线资源管理RRM
-16.5 跨层优化
-第十六章 作业
--第十六章 作业
