5G无线网络关键技术及应用

1、概述

5G三大应用场景：

• eMBB：增强移动宽带场景
• mMTC：低功耗大连接场景
• uRLLC：低时延高可靠场景

5G八大关键能力：

• 流量密度、连接数密度、时延、移动性、能效、用户体验速率、频谱效率、峰值效率

 2、5G网络架构

（1）5G网络逻辑架构

• 接入平面：统一多无线接入技术的融合，无限资源调度与共享
• 控制平面：控制集中化、简单化、服务差异化、开放化
• 转发平面：用户面下沉分布式网关，移动边缘内容与计算

（2）网元与接口

• 5G核心网（NGC）

    三个主要功能模块：AMF、UPF、SMF。

• 无线接入网

    gNB或者ng-eNB

• 接口

1. Xn接口：gNB和ng-eNB通过Xn接口相互连接。
2. NG接口：gNB和ng-eNB通过NG接口连接到5GC。
3. NG-C接口：gNB和ng-eNB通过NG-C接口连接到AMF。
4. NG-U接口：gNB和ng-eNB通过NG-U接口连接到UPF。
5. F1-C接口：gNB-DU和gNB-CU之间的信令。
6. F1-U接口：gNB-DU和gNB-CU之间的数据流。

  CU：中心单元

  DU：分布单元

（3）5G基站部署方案

• 传统BBU+RRU方案
• 一体化基站方案
• CU-DU分离

3、大规模天线技术

3G：WCDMA HSPA标准	只能使用SISO，下行峰值速率7.2Mb/s
3G：WCDMA HSPA+标准	支持2x2MIMO，下行峰值速率42Mb/s
4G：3GPP LTE标准	支持SISO、2x2MIMO、4x4MIMO，下行峰值速率100Mb/s
4G：3GPP LTE-A标准	最多支持8x8MIMO，下行峰值速率1Gb/s
5G	大规模天线：基站使用大规模天线阵列

    Massive MIMO：大规模天线，被公认的5G关键技术之一。

优势：

• 系统容量和能量效率大幅度提升。
• 上行和下行发射能量将减少。
• 用户间信道正交，干扰和噪声将会被消除。
• 信道统计特性将会趋于稳定。

挑战：

• 信道状态信息获取
• 信道测量与建模
• 发射机与接收机设计
• 天线单元及阵列设计

4、UDN技术

（1）UDN（超密集组网部署）

• 技术原理

    增加单位面积小基站的密度，通过在异构网络中引入超大规模低功率节点实现热点增强、消除盲点、增强网络覆盖、提高系统容量。

• 功能优势

    满足热点地区500-1000的流量增长的需求。

• 技术方案

    干扰管理、5G高密度小区的网络架构、移动性管理、连接管理、节能、SON。

（2）降低干扰措施

• 有选择关闭无用户小小簇
• D-MIMO（分布式MIMO）多天线联合发送
• 集中控制和C-RAN技术
• 多小区帧资源协调

5、全频谱接入技术

全频谱接入涉及6GHz以下低频段和6GHz以上高频段，其中低频段是5G的核心频段，用于无缝覆盖；高频段作为辅助频段，用于热点区域的速率提升。

（1）毫米波通信

  mmWave,30-300GHZ，1-10mm，毫米波可用于室内短距离通信。

（2）高频主要技术

• 高频信道测量与建模
• 高频新空口
• 组网技术
• 器件

6、新型多址

• FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）、CDMA（码分多址）、OFDMA（正交多址）
• 优势：

1. 可以避免用户干扰。
2. 系统容易实现。

（1）新型多址

•   非正交多址（NOMA）

        优势：NOMA技术接收端和发送端处理过程简单可观、易于实现、是其最大优点。

        缺点：功率域的用户层不宜过多，否则系统复杂性将徒然增加，系统性能下降比较快。

•   PDMA（大唐提出）：寻址能力比较强，信道容量大，频谱利用率高。系统比较复杂。

        功率域、空间域、码域。

•   MUSA（中兴提出）

        非线性SIC接收机。

（2）新型多载波

  OFDM传输波形技术：OFDM是当前WiFi和LTE标准中高速无线通信的主要传信模式。

  5G候选新波形：F-OFDM、FBMC（滤波器组多载波）、UFMC

7、先进调制编码

• 空间调制：SM
• 频率正交幅度调制：FQAM

• 5G信道编码LDPC码和Polar码

  LDPC码：应用于大数据方面，相比于turbo码更优。一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码。几乎适用于所有的信道。

        Polar码：控制消息与广播信道。

8、终端直通技术

技术原理：满足移动互联网和物联网应用场景扩大对于时延、高可靠的要求。

D2D技术：引入副链路，数据传输经过宏基站。

优势：

• 拓展网络范围。
• 无线P2P功能。
• 终端近距离通信，高速率低时延低功耗。

    在该技术的应用下，用户通过D2D 进行通信连接，避开了使用蜂窝无线通信，因此不使用频带资源。而且，D2D 所连接的用户设备可以共享蜂窝网络的资源，提高资源利用率。

9、双工技术

CCFD：同频同时全双工。CCFD无线通信设备使用相同的时间、相同的频率，同时发射和接收无线信号，使得无线通信链路的频谱效率提高了一倍。

 

 

标签：关键技术,技术,接口,NG,gNB,信道,5G,无线网络
来源： https://blog.csdn.net/fanjufei123456/article/details/106268053