八大关键技术走向.doc
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1、自ITU发布白皮书IMT愿景及之后IMT将来发展框架和总体目的后,制定全球统一5G原则已成为业界共同呼声,按照之前发布路线图,ITU在重点开展5G技术性能需求和评估办法研究,正式启动5G技术候选方案征集。在国内,华为、中兴、爱立信、诺基亚和上海贝尔、大唐、英特尔等公司均参加了5G技术研发实验第一阶段测试。为尽早实现5G商用,在,运营商、设备商,及有关产业链应结合5G研发实验第一阶段测试成果,对5G核心技术进行突破。大规模天线:四点问题亟需突破大规模多天线技术(Massive MIMO)被以为是5G核心技术之一,是唯一可以十倍、百倍提高系统容量无线技术。相比于此前单一天线及4G广泛使用4/8天线
2、系统,大规模多天线技术可以通过不同维度(空域、时域、频域、极化域等)提高频谱运用效率和能量运用效率;多维天线阵列可以自适应地调节各个天线阵子相位和功率,明显提高MIMO系统空间辨别率;多天线阵子动态组合,天然可以应用波束赋形技术,从而让能量较小波束集中在一块小型区域,将信号强度集中于特定方向和特定顾客群,因而可以明显减少社区内自干扰、邻区干扰等,提高顾客信号载干比。结合5G技术实验测试过程及成果,大规模多天线技术如下核心问题仍需要进一步地研究:1)信道预计及建模。天线阵子动态组合及分派和顾客终端移动性,导致老式发射端位置固定信道预计和建模方式不再合用。各种顾客在地理位置随机分布将明显影响天线阵
3、子分派,基站需要依赖信道移动性和能量在空间持续性尽快做出最优或者较优信道预计。信道能量在空间分布不均匀、不同散射体和反射体回波只对不同天线阵子可见,意味着信道有关性将难以预测,衰落将呈现非静态特性。2)导频污染,上行信道预计容易被相邻社区非正交序列干扰,基于受污染信道预计下行链路波束赋形将会对使用同一种导频序列终端导致持续定向干扰,从而减少系统容量。3)FDD系统布置。FDD系统发展Massive MIMO,需要考虑信道预计优化算法、CSI反馈增强及干扰控制、减少反馈占用资源量一系列尚未得到解决问题。4)商业化布置与成本控制。由于5G基站天线数目将极大增长,大规模天线系统会需要使用大量天线阵子
4、,工业生产时必然有严格成本控制规定,反过来需要在理论上解决不同场景下最优天线数量这一课题。大规模多天线系统设计、制造、工程、安装、人力等成本均需有进一步减少,才干在商业化布置中不受制约。新型多址:竞争激烈3GPP RAN1在中会议已决定:eMBB场景多址接入方式应基于正交多址方式,非正交多址技术只限于mMTC上行场景。这就意味着,eMBB多址技术将更也许采用DFT-S-FDMA和OFDMA.而华为SCMA、中兴MUSA和大唐PDMA等将在竞争mMTC上行多址方案。SCMA、MUSA、PDMA和NOMA等非正交多址方案均依赖于SIC技术,该技术虽然有良好信号检测性能,但如果要应用在5G系统中,仍
5、需要解决:1)5G大连接数需求迫使人们设计更复杂SIC接受机,这就规定系统在可接受功耗水平内装配更强信号解决能力芯片;2)功率域、空域、编码域单独或联合地编码传播,规定SIC技术具备不断地对顾客特性进行排序强大能力;3)多级解决过程中,SIC技术有也许会带来较大解决时延,必要通过优化算法来减少负面影响。此外,各个候选多址接入技术也都具备一定技术局限。以SCMA为例,仍存在问题重要有:1)代价合理码本设计;2)低复杂度接受及SIC算法;3)系统解决速率和链路预算优化;4)大量顾客在短时间接入时,SCMA会带来峰值平均功率比过高问题。当前,一共有15种非正交多址技术候选方案在竞争,如果中华人民共和
6、国三种方案想获得成功,仍需尽快解决各自候选方案中潜在技术问题,才干增大中选也许。高频段通信:需统一划定将来5G系统将面向6GHz如下和6GHz以上全频段布局,以综合满足网络对容量、覆盖、性能等方面规定。当前,6GHz如下低频段拥挤不堪,6GHz以上高频段研发局限性,这是对将来海量5G频谱需求最大挑战:1)高频段频谱信道具备诸多新特性,例如高路损、高散射和对动态环境敏感等,需要理论界进一步研究。2)元器件成本高昂,对RF功能组件成本控制不利,也对移动终端提出了新规定。3)最重要是,需要全球统一划定可以使用高频段,辨认出6GHz100GHz当中最佳频谱。所谓“最佳”,就是不但具备先进物理特性,还得
7、适合国际间协调,同步也要照顾到当前军队、卫星通信及其她行业实际使用状况。可以预见到,全球统一高频段频谱划定也必然是一场不见硝烟技术战争。新型多载波:三种技术呼声最高5G新空口多载波技术将全面满足移动互联网和物联网业务需求。选取新波形类型时有许多因素要考虑,涉及频谱效率、时延、计算复杂性、能量效率、相邻信道共存性能和实行成本。截至当前,业内呼声最高3个候选技术是:F-OFDM、FB-OFDM和UF-OFDM.这三种多载波技术共同点是:均采用了滤波器机制,具备较低带外泄露,可以减少保护带开销。子带间能量隔离,不再需要严格时间同步,有益于减少同步信令开销。但良好滤波器设计及滤波器输入参数是三种技术实
8、现核心。最优滤波器设计,规定是带内近似平坦并且带外陡降,滤波器所带来信噪比和误包率损失可忽视,而陡降带外泄露也可以大幅减少保护带开销。此外,还需要考虑实现复杂度、算法复杂度等约束条件。FB-OFDM原理方案中所使用滤波器组是以每个子载波为粒度。通过优化原型滤波器设计,FB-OFDM可以极大地抑制信号旁瓣,并且与UF-OFDM类似,FB-OFDM也通过去掉CP方式来减少开销。UF-OFDM和F-OFDM方案中滤波器组都是以一种子带为粒度。两者重要差别是:一方面,UF-OFDM使用滤波器阶数较短,F-OFDM需要使用较长滤波器阶数;另一方面,UF-OFDM不需要使用CP,而考虑到后向兼容问题F-O
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