《5G移动通信技术》 课件 项目二任务三 5G无线技术.pptx

项目二任务三5G无线技术

学习目标

知识点1：能够说出5G移动通信网络中无线部分所使用的一些关键技术。

知识点2：能够描述MassiveMIMO在5G系统中的应用。

移动通信的演进

5G无线网络采用毫米波通信丰富了频率资源，增加了传输带宽，同时使用MassiveMIMO技术提高网络与终端之间的传输速率。在终端之间采用D2D技术，有效降低无线网络负荷，拓展了无线连接边界。

知识储备:

5G应用三大场景eMBB、uRLLC和mMTC，这三大愿景分别是10Gbit/s的峰值速率、1ms的端到端迟延以及100万设备平方千米的连接。为了实现这些愿景，5G网络在无线技术上增加了一些关键技术来支撑。

（1）采用毫米波通信

移动通信依赖无线频谱资源，然而目前几乎所有的商业无线通信工作频段都集中在300MHz～3GHz频段，而3～300GHz(毫米波)频段的利用率相对较低，有效地利用该频段资源，将有助于解决频谱资源短缺问题，同时还满足大数据的传输要求，提高网络传输效率。5G移动通信系统是一个广覆盖、高容量、多连接、低时延和高可靠性网络，将毫米波通信技术应用于5G通信系统，是一种业界普遍认同的愿景。5G频率资源可以分为以下两个频率范围，一个是Sub6G频段，即低频段，是5G的主要频段；另一个是毫米波即高频段，是5G的扩展频段，频率资源丰富。

毫米波通信的许多特点契合人们对5G移动通信系统制定的相关愿景。其最突出的优点是波长短和频带宽，是微型化和集成化通信设备支撑高性能、超宽带通信系统的技术基础，同时也为5G系统的超高速率和超连接数量提供了保证。毫米波通信设备的体积小、重量轻，便于微型化、集成化和模块化设计，不仅可以使天线获得很高的方向性和天线增益，还特别适合移动终端的设计理念。

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（2）MassiveMIMO技术

大规模MIMO(MassiveMIMO如图2-3-2所示)是5G移动通信系统提高系统容量和频谱利用率的关键技术。它最早由美国贝尔实验室研究人员提出，他们研究发现，当小区的天线数目趋于无穷时，加性高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响全都可以忽略不计，数据传输速率能得到极大提高。在大规模MIMO系统中，基站配置大量的天线数目通常有几十、几百甚至几千根，而基站所服务的用户设备（如手机）数目远少于基站天线数目，基站利用同一个时频资源同时服务若个UE，充分发掘系统的空间自由度。从而增强了基站同时接收和发送多路不同信号的能力，大大提高了频谱利用率、数据传输的稳定性和可靠性。

MassiveMIMO大规模天线阵列，为了实现相应的功能，至少要求有16根收发天线。华为目前做到了业界领先的64根收发天线，实现了64发64收，当然如果做到128发128收甚至更多则天线赋能效果更好。通过足够数量的天线可以实现更灵活精确的三维立体窄波束赋形，使得更多用户复用无线时频资源，从而达到提升覆盖能力和系统容量并降低系统干扰的目的。这就如同家用的无线路由器，一般情况下无线路由器的天线数越多，路由器的信号越好、传输速率越快。当然这个前提是用户手机的天线数量，如果用户的天线只有两根（一发一收），则用户的峰值速率不会得到明显的提升。当用户终端的天线有4根及以上，则由于此时用户下行可以同时接收4个甚至更多的数据流，所以单用户的峰值速率会得到成倍提升。

（3）D2D（Device-to-Device）

D2D指的是两个终端设备之间的相互通信。在D2D技术出现之前，已有类似的通信技术出现，如蓝牙(短距离时分双工通信)，Wi-FiDirect(更快的传输速度和更远的传输距离)等。D2D通俗点讲就是终端间的直接通信,与常规蜂窝通信的主要区别是不需要基站进行信息中转。在5G网络中，我们为了提升信息收发和传输效率，会引入终端直通技术；其原因是终端直通可以减少回传网络中的大数据流量，同时相关信令的负载也减轻，降低了中心网络节点流量管理和转发信息的需求。D2D通信的典型场景之一是车联网中的V2V（Vehicle-to-Vehicle）通信。比如，在高速行车时，车辆的变道、减速等操作动作，可以通过D2D通信的方式向周边车辆发出预警，其他车辆基于接收到的预警对驾驶员进行警示，甚至紧急情况下对车辆进行自主操控，以缩短行车中面临紧急状况时驾驶员的反应时间，降低交通事故发生率。另外，通过D2D技术，车辆更可靠地发现和识别其附近的特定车辆，比如经过路口时的具有潜在危险的车辆、具有特定性质的需要特别关注的车辆（如载有危险品的车辆、校车）等。基于终端直通的D2D由于在通信时延、邻近发现等方面的特性，使得其应用于车联网车辆安全领域具有先天优势。

任务实施

步骤1：仔细阅读知识内容归纳总结毫米波通信的优势。

步骤2：仔细阅读知识内容并归纳总结MassiveMIMO在5G网络中的优势。