移动通信网络中的关键技术

毕业设计（论文）设计阐明书设计(论文)题目：5G移动通信网络中核心技术学生：专业：班级：指引教师：设计日期：毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：5G移动通信网络中核心技术毕业设计（论文）规定及原始数据（资料）：题目：应简洁、明确、有概括性，字数不适当超过20个字；摘要：要有高度概括力，语言精练、明确，中文摘要约100—200字；核心词：从论文标题或正文中挑选3～5个，最能表达重要内容词作为核心词；目录：写出目录，标明页码；正文：本科毕业论文正文字数普通应在15000字以上，毕业论文正文：涉及前言、本论、结论三个某些：前言（引言）是论文开头某些，重要阐明论文写作目、现实意义、对所研究问题结识，并提出论文中心论点等。前言要写得简要扼要，篇幅不要太长。本论是毕业论文主体，涉及研究内容与办法、分析（讨论）等。在本某些要运用各方面资料，分析问题，论证观点，尽量反映出自己科研能力和学术水平。结论是毕业论文收尾某些，是环绕本论所作结束语。其基本要点就是总结全文，加深题意；道谢：简述自己通过做毕业论文体会，并应对指引教师和协助完毕论文关于人员表达谢意；参照文献：在毕业论文末尾要列出在论文中参照过专著、论文及其她资料，所列参照文献应按文中参照或引证先后顺序排列。毕业设计（论文）重要内容：第一某些，重要简介课题研究背景，阐述了通信网络发展历程，国内外对5G网络研究现状,以及本课题所研究重要内容；第二某些，简介了5G网络应用场景、标志、指标、技术方向；第三某些，简介了大规模天线技术、超密集组网技术、全频谱接入、新型多址；第四某些，设计一种简朴大规模天线系统，将其系统模型、频谱效率和传播过程与4G网络中所用MIMO天线系统进行对比，阐明其优势。阐明为什么大规模天线技术会成为5G网络潜在无线核心技术；第五某些，总结某些，总结了在本次课程设计中得到收获与成果，同步阐述了本次设计中遇到难点和存在问题，以便此后完善。学生应交出设计文献（论文）：1、开题报告；2、中期检查表；3、设计任务书；4、毕业论文；5、英文翻译原件及译文；6、光盘一张（包括上述1-5内容）重要参照文献（资料）：[1]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移动通信发展趋势与若干核心技术［J］.中华人民共和国科学：信息科学，，44(5)：551－563．[2]IMT-(5G)PromotionGroup.5G无线技术架构白皮书[R]..[3]ULLBERGH，POPOVSKIP，GOZALVEZ-SERRANOD，etal.METISsystemconcept：theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine，.[4]中兴通讯.用技术创新勾画5G网络蓝图[J].通信产业报,(34).[5]LIY，WANGQ，ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c:1808-1809[6]GUPTAA，JHARK.Asurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,，3:1206-1232[7]AGYAPONGP，IWAMURAM，STAEHLED，etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].CommunicationsMagazine,IEEE，，52(11)：65-75.[8]MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications，，9(11)：3590-3600.[9]E.G.Larsson，F.Tufvesson，O.Edfors，andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.[12]LIQC，NIUHN，PAPATHANASSIOUAT，etal.5Gnetworkcapacity：keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine，，9(1)：71-78.[13]YANGFY，WANGH，MEIC，etal.Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication，[14]3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S]..[15]ITU-RreportM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S]..[16]ITU-RM2083-0.IMTVision–FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTforandbeyond[S]..[17]C.Shepard，H.Yu，N.Anand，L.E.Li，T.L.Marzetta，R.Yang，andL.Zhong，Argos：Practicalmany-antennabasestationsinProc.ACMInt.Conf.MobileComputingandNetworking，Aug.[18]G.Miao，J.Zander，K-WSung.MobileDataNetworks，CambridgeUniversityPress..[19]GoldsmithA，JafarSA，JindalN，etal.CapacitylimitsofMIMOchannels[J].SelectAreasinCommunications，IEEEJournalon，，21(5)：684-702[20]H.Q.Ngo，E.G.Larsson，andT.L.Marzetta.UplinkpowerofmultiuserMIMOwithverylargeantennaarrays.Urbana-Champaign，Illinois，US，Sep..[21]M.Kobayashi，N.Jindal，andG.Caire，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlink，IEEETrans.Aug..[22]LarssonEG，EdforsO，TufvessonF，etal.fornextgenerationwirelesssystems[J].arXivpreprint.[23]H.Yin，D.Gesbert，M.Filippou，andY.Liu.Acoordinatedapproachtochannelestimationinlarge-scalemultiple-antennasystems.IEEE..[24]A.Pitarokoilis，S.K.Mohammed，andE.G.Larsson.Ontheoptimalityofsingle-carriertransmissioninlarge-scaleantennasystems.IEEEWirelessCommun.Aug.[25]J.Hoydis，S.tenBrink.theUL/DLofcellularnetworks.IEEEJ.Sel.AreasCommun.Feb..[26]F.Rusek，D.Persson，E.G.Larsson，T.L.Marzetta.ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithverylargearrays.IEEESignalProcess..[27]LuL，LiG，SwindlehurstA，etal.AnoverviewofmassiveMIMO：benefitsandchallenges[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing，，8(5)：742-758.专业班级学生规定设计（论文）工作起止日期指引教师签日期教研室主任审查签字日期系主任批准签日期

5G移动通信网络中核心技术研究摘要移动通信网络发展到当前一共经历了4代，第一代是模仿技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代是3G网络，已经可以实现基本多媒体通信，第四代是咱们当前已经离不开4G网络，其标志着无线宽带时代到来。而本论文所研究5G移动通信网络指正是第五代移动通信网络。5G网络还没有进入咱们生活，通过既有4G网络来推测并不能精确得知当5G网络普及之后咱们社会将发生多大变化，本文依照各大组织，通讯公司发布关于5G网络信息，简介什么是5G网络，国际上对5G网络规定，5G网络应用场景尚有5G网络技术发展方向。文章中重要还对5G网络潜在无线技术进行分析，简介大规模天线技术、超密集组网、全频谱接入和新型多址基本概念、优势、挑战。再单独针对大规模天线技术进行研究，设计一种简朴大规模天线系统，将其系统模型、频谱效率和传播过程与4G网络中所用MIMO天线系统进行对比，阐明其优势。5G网络道路上还需要不断摸索，Verizon，英特尔，高通，华为，爱立信，三星等公司已经在为5G网络技术进行各方面测试，这些测试成果将影响到5G网络原则制定。在通信领域，统一通信原则将会极大增进全球通信发展，因此及早明确5G网络核心技术将对5G移动通信网络发展具备极大意义。 核心词：5G移动通信网络；大规模天线；全频谱接入；超密集组网；新型多址ResearchonKeyTechnologyinMobileCommunicationNetworkAbstractMobilecommunicationnetworkdevelopmenthasnowexperiencedatotaloffourgenerations，thefirstgenerationisanalogtechnology，thesecondgenerationtoachieveadigitalvoicecommunications，thethirdgenerationisthe3Gnetwork，hasbeenabletoachievebasicmultimediacommunications，thefourthgenerationisthatwecan’tbeseparatedfromthe4Gnetwork，whichmarksthearrivalofwirelessbroadbandera.The5Gmobilecommunicationnetworkstudiedinthispaperreferstothefifthgenerationofmobilecommunicationnetwork.5Ghasnotenteredourlivesnowandthroughtheexistingof4Gtospeculateaccuratelyknowwhenthepopularityof5Gafteroursocietywillbemuchchange，accordingtothemajororganizations，communicationscompaniesissuedonthe5Gnetworkoftheinformation，whatisthe5Gnetwork，theinternationalrequirementsofthe5Gnetwork，5Gnetworkapplications，thereare5Gnetworktechnologydevelopmentdirection.Thispaperalsoanalyzesthepotentialwirelesstechnologyof5Gnetwork，andintroducesthebasicconcepts，advantagesandchallengesoflarge-scaleantennatechnology，ultra-densenetwork，fullspectrumaccessandnewmultipleaccess.Andthenasinglelarge-scaleantennatechnologytostudy，designasimplelarge-scaleantennasystem，itssystemmodel，spectrumefficiencyandtransmissionprocessand4GusedintheMIMOantennasystemtocompareitsadvantages.5Gontheroadalsoneedstocontinuetoexplore，Verizon，Intel，Qualcomm，Huawei，Ericsson，Samsungandothercompanieshavebeeninthe5Gtechnologyforallaspectsofthetest，thesetestresultswillaffectthe5Gstandarddevelopment.Inthefieldofcommunications，unifiedcommunicationstandardswillgreatlypromotethedevelopmentofglobalcommunications，sotheearlyclear5Gkeytechnologywillbe5Gmobilecommunicationnetworkdevelopmentisofgreatsignificance.Keywords：5Gmobilecommunicationnetwork；massiveMIMO；fullspectrumaccess；ultra-densenetwork；newmultipleaccess目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1选题目的和意义 11.2国内外研究现状 11.3论文内容与组织结构 2第2章5G移动通信网络 42.15G网络简介 42.25G应用场景 42.2.1车联网 52.2.2VR（虚拟现实） 52.2.3远程医疗保健 52.2.4物联网 62.35G网络的要求 62.45G网络的技术方向 62.55G网络面临的挑战 7第3章5G网络中的一些关键技术 93.1大规模天线 93.1.1大规模天线技术的应用场景 93.1.2大规模天线技术的优势 93.1.3大规模天线技术所面临的挑战 103.2超密集组网 103.2.1超密集组网技术的优势 103.2.25G网络的超密集组网技术面临的问题与挑战 113.3全频谱接入 113.3.1全频谱接入的应用场景 123.3.2全频段接入技术的优势 123.3.3全频段接入尚存在的问题 123.4新型多址技术 13第4章大规模天线传输技术 144.1大规模天线系统设计 144.2系统模型上的优势 144.2.1传统MIMO系统 154.2.2大规模天线系统 164.2.3大规模天线系统的优势 174.3系统频谱效率上的优势 174.3.1MIMO系统的频谱效率 174.3.2大规模天线系统上行链路 184.3.3大规模天线系统下行链路 184.3.4大规模天线系统在频谱效率上的优势 184.4传播过程中的优势 194.4.1传输关键参数 194.4.2MIMO系统传输原理 194.4.3MIMO系统的缺陷与大规模天线系统的优势 204.5小结 20总结 22参考文献 23致谢 25外文原文 26中文翻译 39

第1章绪论1.1选题目和意义移动通信网络发展到当前一共经历了4代，第一代是模仿技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代是3G网络，已经可以实现基本多媒体通信，第四代是咱们当前已经离不开4G网络，其标志着无线宽带时代到来。而本论文所研究5G移动通信网络指正是第五代移动通信网络[[][]尤肖虎，潘志文，高西奇.5G移动通信发展趋势与若干核心技术［J］.中华人民共和国科学：信息科学，，44(5)：551－563．4G网络已经变化了咱们生活，使咱们在可以足不出户买到美丽服装和美味食物，使咱们可以更以便远行，游玩，不再紧张迷路或是无处可居。5G移动通信网络是4G网络升级版，5G网络传播速度将会更快，传播功耗将会变得更低，成本也将更低，可以承载更多设备接入。5G网络将会启动一种全新时代，它瞄准不再仅仅是人与人之间连接，更涉及了人与物，物与物连接，将会实现是整个社会全面互联。随着5G网络到来，每种类型通信都会受到很大影响。新5G移动通信网络，面对高吞吐量需求不断增长，需要通过增长无线网络数据量，提高质量和服务，并减少价格来满足社会需求，这些是5G网络重要因素。移动网络，医疗保健，互联网上各种视频和音频，游戏，安全监控，以及咱们生活各个方面都将会运用到5G网络。它也将在商业，工业，学校和社会中发挥重要作用，改进大学生，医生，飞行员和警察生活等等。咱们生活地区5G网络最大长处之一是其可以建立全球网络。这个全球网络是基于所有可用通信。考虑可穿戴设备人造智能可用性，可以协助咱们监测咱们身体活动，如心脏速率，血压和大脑活动，并在线保持与中央卫生保健中心沟通。5G移动通信系统想要满足移动互联网，物联网需求，最核心两点：迅速，低功耗。而想要实现这两点，最重要是对5G网络核心技术选取。5G移动通信网络实现需要足够技术支持，而5G网络无线技术是支持5G网络成功构建基石性技术，只有其无线核心技术保证达到目的，才有也许实现整个社区5G网络覆盖。5G移动通信系统所需要加强重要是无线技术和网络架构两个方面。本文重要讨论了5G网络无线技术潜在核心技术，依照国际主流组织机构发布关于5G网络最新信息，将5G网络所潜在无线核心技术，进行简介，并选取其中之一，解释其原理，应用场景，优势和问题。尽快明确5G网络概念，技术方向和其核心技术，这将对汇集全球产业力量，增进5G网络发展具备十分重要意义[[]IMT-(5G)PromotionGroup.5G[]IMT-(5G)PromotionGroup.5G无线技术架构白皮书[R]..1.2国内外研究现状移动通信具备全球统一工业生态，形成国际统一5G移动通信网络原则已成为通信行业共同声音。国际电联于推出了5G网络技术性能规定和评估方式，筹划于底开始5G网络候选方案收集，并且将在底实现原则制定。同步国际上各个国家为了获得5G网络原则技术制定权，进行着激烈竞争。美国：7月，纽约大学设立了政府和商业组织5G联盟。9月7日，美国移动公司Verizon宣布，开始5G通信网络试用，并在于美国某些都市使用。7月，美国通信委员会宣布，将为5G网络通信开通24GHz以上频段，并发布无线电通信研究筹划（AWRI），以增进5G网络研究与发展，并拟定将来七年投资4亿美元用于5G通信网络研究，并且AWRI将在FCC容许5G网络频率范畴内，在4个都市中进行5G网络实验。欧盟：9月，欧盟成立了国际顶尖5G创新中心。在移动世界大会上，欧盟委员会和欧洲技术行业提出了关于发展欧洲5G网络通信技术和构建5G网络基本设施愿景。一年后，欧洲数字经济与社会事务专人在移动世界大会上宣布，欧洲已经开始制定一这项行动筹划，到在欧盟布置5G网络技术。7月，欧洲通信行业发布了《5G宣言》，11月10日发布了欧洲5G网络频谱战略，拟定5G网络初期频谱布置筹划。日本：10月，日本无线工业和商贸联会设立了5G研究组,研究5G网络系统构成与无线接入技术。5月，日本NTT其她各国通信公司展开5G网络联合实验，并在11月，该公司实行5G网络实验中，在商业区以70GHz频段接受到信号，实现了超过2Gbit/s无线传播。韩国：6月韩国成立5G论坛，并提出5G网络发展战略。1月，韩国宣布投资1.6万亿韩元用以5G网络核心技术开发。7月，韩国电信和美国Verizon运营商在关于5G移动通信网络中形成统一原则，加速了韩国5G移动通信网络商业化。10月，韩国移动运营商SK电讯声明，将在韩国成立5G移动通信网络研讨中心。中华人民共和国：2月，国内政府部门工业和信息部、科技部成立了“IMT-推动组”，提出中华人民共和国将在5G网络原则制定中，发挥主导作用目的。1月，国内台湾地区进行了5G网络发展产业和方略会议，并成立了专门部门来推动5G网络长期发展。5月31日，由美洲5GAmerica、日本5GMF、韩国5G论坛、欧盟5GPPP、中华人民共和国IMT-推动组联合主办第一届国际性5G大会在北京召开。1月，由国内工业和信息部刊登《信息通信行业发展规划》中明确指出，支持5G网络研究和有关技术测试，加快5G网络频谱规划。3月，政府工作报告中指出要加快5G网络技术研发。1.3论文内容与组织构造本篇论文重要是简介5G移动通信系统概念并分析和对比5G网络无线核心技术。第一章重要简介本文选题目和意义，简朴简介了通信领域发展，当前国际上各国和各组织对5G移动通信网络研究与进展。第二章专门对5G网络进行了简介，什么是5G网络、5G网络标志、5G网络技术指标、应用场景、技术方向、尚有5G网络所面临挑战。第三章将简介四种5G移动通信系统潜在无线核心技术，并进行应用场景、技术优势、面临挑战上分析，使阅读本篇论文各位学者对大规模天线技术、全频段接入技术、超密集组网技术和新型多址有所认知。第四章将前面所提到大规模天线技术专门提出来进行较为详细分析，将其系统模型与老式天线技术进行对比，并从大规模天线系统频谱效率，传播过程等方面进行研究，将其与老式天线技术MIMO技术进行对比，阐明大规模天线技术所具备优势。第五章为全文总结，总结本文所简介内容与进行工作。第2章5G移动通信网络2.15G网络简介5G网络是指第五代移动通信网络。5G移动通信网络将会形成一种万物连接系统，创立一种完全移动和完全关联社会。5G网络重要涉及生态，客户和商业模式三个方面，在5G移动通信网络当中将软件和硬件分开研究，并引入数据中心云化，虚拟化概念[[]TULLBERGH，POPOVSKIP，GOZALVEZ-SERRANOD，etal.METISsystemconcept：theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine，.[]TULLBERGH，POPOVSKIP，GOZALVEZ-SERRANOD，etal.METISsystemconcept：theshapeof5Gtocome[J].IEEECommunicationsMagazine，.到当前还没有官方5G网络，也没有全球统一原则，尽管它们正在进行中。详细原则也许因源而异，但都指向相似类型改进：更迅速度，更高容量，更高可靠性，更低延迟。5G网络预期速度范畴为千兆位到几十千兆，但在这个时候，咱们还不懂得真正5G网络将如何。5G移动通信网络将对智能技术产生巨大影响，其速度，延迟，网络弹性和电力消耗均有所改进，特别是容许各种设备和传感器实时有效地通信。5G网络会使物联网应用成本减少诸多。Verizon，英特尔，高通，华为，爱立信，三星等公司已经在为5G网络技术进行各方面测试，这些测试成果将影响到5G原则制定。5G移动通信网络将会使用毫米波来传播信息，这是5G移动通信网络提高速度核心。由于毫米波波长短，可以缩小发射天线和接受信天线尺寸，这为大规模天线系统布置提供了支持。2月9日，国际通信原则组织发布了5G移动通信网络Logo。如图2.1所示图2.15GLogo2.25G应用场景5G网络应用场景如图2.2所示，所有事物都互有关联，人与事物，事物与事物连接。数据云化，远程操作不再受空间约束。VR（虚拟现实）、AR（增强现实）等将成为主流设备，无人驾驶车辆将会真正实现。获取内容方式更多将是视频，直播等形式。正如两个世纪前工业革命期间新技术出当前变化了咱们生活，今天咱们正在经历另一次技术革命，5G网络将使咱们都市环境当代化，以配合咱们生活[[][]中兴通讯.Pre5G,用技术创新勾画5G蓝图[J].通信产业报,(34).图2.25G网络应用场景2.2.1车联网无人驾驶。当咱们做在车上时，汽车可以自动检测出路上风险，如果汽车行驶时离前方车辆很近，将会减少驾驶速度到安全距离。并且在车辆并行过程，能判断和自动调节左右车距离，大大提高交通安全。而在这种行驶中，需要具备超高速解决能力来解决巨大数据。这些将5G移动通信网络中得以实现。2.2.2VR（虚拟现实）VR已经成为展览宠儿。但是当前VR还能不能融入咱们生活。只有当5G网络时代到来后VR才有也许真正实现普及。 在5G网络时代VR将得到真正运用，无线VR设备，只需要一种头戴显示屏，便可以随时从云端获取到内容，VR需要解决核心问题是如何实现高速运营游戏以及低延迟同步数据，这需要5G网络所提供高速度和低延时，在5G移动通信网络时代VR技术将会真正应用到生活。2.2.3远程医疗保健远程医疗与保健，运用应用程序来监测身体状况，自动分析并报告健康状况，给出合理建议，自动调节减轻患者压力，特别是当病人面临突发状况时，可以运用5G网络超高可靠性和极低延迟，远程控制对病人进行简朴治疗。5G网络技术将使远程医疗和保健将得到广泛应用。远程医疗保健也许彻底变化当代医疗机构运作方式，医疗服务将与网络密切有关，通过连接和装备构成远程医疗保健生态系统，使使患者病情能被及时采集并能分析得出结论。2.2.4物联网 在关于5G网络讨论中，物联网是最热门话题。人和机器间通信将更加以便，几乎没有延迟。更高带宽和速度，能使机器可以更迅速地解决大量命令并迅速反馈。智能应用也将在寻常生活中随处可见，如停车场，体育馆，购物网站智能转型。5G网络将带给物联网将来，实现万物互联，智慧都市。2.35G网络规定5G网络目的是提供一种很高数据传播速率给众多顾客。它还支持模仿用于布置大量传感器连接。相比4G，5G移动通信网络频谱效率有明显提高。电信领域始终在经历新一代移动网络，几乎每浮现1代。预测在5G网络时代，通信网络将拥有更高峰值比特率，能同步解决更多数据，连接更多设备，更高频谱效率，更低电池消耗，更低停机概率，更高覆盖范畴和更大比特率，更低延迟，较低基本架构布置成本和更高安全性。5G移动通信网络筹划布置时间是[[]LIY，WANGQ，ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c:1808-1809[]LIY，WANGQ，ZHONGZD.IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&USNC/URSINationalRadioScienceMeeting.c:1808-1809NextGenerationMobileNetworkAlliance（下一代移动网络联盟）定义了5G网络如下规定：（1）数万顾客同步使用时，数据传播速率达到10Mbps；（2）同步向同一楼层办公人员提供服务时，数据传播速率达到1Gbps;（3）支持数十万个设备同步连接，支持大量传感器网络布置;（4）频谱效率显着提高;（5）覆盖率高于4G;（6）加强信号效率;（7）延迟显着低于LTE。2.45G网络技术方向5G网络中尚有许多潜在无线技术[[]GUPTAA，JHARK.Asurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,，3:1206-1232]正在研究，依照国际上对通信需求，[]GUPTAA，JHARK.Asurveyof5Gnetwork：architectureandemergingtechnologies[J].IEEEAccess,，3:1206-1232C=Blog2(1+S/N)（2-1）公式（2-1）中B是信道带宽（Hz），S是信号功率（W），N为噪声功率（W），C是最大传播速率（bit/s）。由公式可以看出，信道传播速率C与信道带宽B正有关，为了提高最大传播速率C需要增大信道带宽B。图2.35G网络提高速率三个基本方向提高传播速率是5G移动通信网络核心，如图2.3所示，提高传播速率重要有三个方向：（1）更密集布局，单位面积内增长基站或小型终端数量。（2）扩展新频谱范畴，使用新频段。（3）提高频谱效率，通过大规模天线技术，提高使每单位频谱资源传播速率上升。2.55G网络面临挑战整合各种原则，提供共同平台并建立适当基本设施是5G网络是设计中最重要挑战。在建立5G无线网络时，需要在三个重要类别下解决问题。一方面，从预期5G网络，它应当可以提供巨大容量和连接。第二，5G网络将支持各种服务，以及与不同生活领域内有关顾客。第三点建立5G网络运用所有可用容量，灵活满足并布置于各种不同网络场景。移动网络越来越多地覆盖了咱们寻常沟通各个方面。因此这些网络应当可以提供具备恰当QoS[[]AGYAPONGP，IWAMURAM，STAEHLED，etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].CommunicationsMagazine,IEEE，，52(11)：65-75.]连接并且具备高度可靠和安全。为实现这些目的，[]AGYAPONGP，IWAMURAM，STAEHLED，etal.Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture[J].CommunicationsMagazine,IEEE，，52(11)：65-75.5G网络最后目的是支持所有设备，从网络汽车到可穿戴设备到家用电器等等。5G网络重要目的之一是构建智能都市，提供其所需基本设施。这些聪颖都市将会提供移动工业自动化，车载连接和其她应用，这些都需要网络提供低延迟和高可靠性连接。随着移动业务日益多元化，服务范畴越发广泛，需要不同性能规定。图2.4显示了一种概述5G网络规定，如网络遍及，延迟和连接数量。图2.45G网络服务和场景规定。依照图2.4，设计中有几种重要挑战，为了满足提供超高清视频和虚拟现实应用规定，5G网络应可以支持至少1Gb/s或更高数据速率。图2-4清晰显示5G网络预测将有多大改进以满足所有规定：无线接入技术之间数据速率，延迟，切换时间，能源和能源消耗。普通来说，5G网络潜在规定涉及在交通负荷中增长容量，峰值数据速率为5-10Gbps，频谱效率为10bps/Hz，对于顾客，等待时间为1ms，另一种规定是移动性最高速度高于350公里/小时，切换时间低于10毫秒，网络可靠性非常高。

第3章5G网络中某些核心技术3.1大规模天线，贝尔实验室，托马斯在《无线通信》[[]MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications，，9(11)：3590-3600.]中简介了大规模多天线技术（MassiveMIMO）应用在5G移动通信中也许产生效果。大规模天线技术可以提高数百倍系统容量，被业界以为是5G移动通信网络中核心无线技术。与此前单天线和4/8天线系统相比，大规模天线技术可以提高时域、空域和频域频谱效率。大规模天线动态组合可以使用波束[]MARZETTATL.Non-cooperativecellularwirelesswithunlimitednumbersofbasestationantennas[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications，，9(11)：3590-3600.[]E.G.Larsson，F.Tufvesson，O.Edfors，andT.L.Marzetta.MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems.IEEE.3.1.1大规模天线技术应用场景大规模天线系统重要应用场景如图3.1，分城区覆盖和郊区覆盖、无线回传和局部热点。基站之间基本数据传播、宏站和小型终端之间数据传播问题重要依托无线回传来解决。较偏僻地区无线传播依托郊区覆盖来解决，大型赛事、演唱会、商场、交通枢纽等顾客密度高地区就需要局部热点来解决传播问题。图3.1大规模天线技术应用场景3.1.2大规模天线技术优势（1）大量提高网络容量。其波束赋形定向功能可以极大提高频谱效率，大幅度提高网络容量。（2）可以减少单位硬件成本。波束赋形信号叠加增益功能使得每根天线只需以小功率发射信号，从而避免使用昂贵大动态范畴功率放大器，减少了硬件成本。（3）低延时通信。大数定律造就平坦衰落信道使得低延时通信成为也许。老式通信系统为了对抗信道深度衰落，需要使用信道编码和交织器，将由深度衰落引起持续突发错误分散到各个不同步间段上，而这种过程导致接受机需完整接受所有数据才干获得信息，导致时延。在大规模天线下，得益于大数定理而产生衰落消失，信道变得良好，对抗深度衰弱过程可以大大简化，因而时延也可以大幅减少。（4）与毫米波技术形成互补。毫米波拥有丰富带宽，但是衰减强烈，而波束赋形则正好可以解决这一问题 3.1.3大规模天线技术所面临挑战大规模天线技术尚有许多问题需要解决，从理论上研究来看，底层研究面临许多困难。在实际布置中，硬件成本也是必要解决问题之一。如下是某些大规模天线技术所需要解决问题： （1）信道预计和建模。在大规模天线系统中，天线不再固定组合而移动顾客终端也变得更多，使老式信道预计不再实用。天线阵列分派将受到顾客所在位置影响，基站端需要可以依托信道移动性和空间中能量持续性来实现最佳或更好信道预计。 （2）商业布置成本控制。随着5G网络基站天线数量大幅增长，大规模天线系统将使用更多天线，为了控制成本，需要解决在不同状况下应当布置多少天线问题，在布置前控制好成本。将大规模多天线系统设计，制造，安装，等成本减少，使商业布置得以实现。3.2超密集组网为了满足将来移动网络数据流量增大数百倍，将顾客体验速率提高数百倍规定，除了增长频谱带宽和使用大规模天线技术提高频谱效率，提高空间重用限度也是提高5G网络无线系统容量有效办法。此前无线通信网络采用单元划分方式来减社区半径，但是随着当代社区覆盖减小，单元划分变得难以实现，需要超密集网技术，在数据使用量大区域放置小型基站。构造如图3.2所示。图3.2超密集组网构造示意简图面对移动通信网络中数据使用大幅度增长问题，使用超密集组网技术是一种有效办法[[]杨峰义[]杨峰义，张建敏，谢伟良，等.5G蜂窝网络架构分析[J].电信科学，，31(5)：46-超密集组网技术优势（1）移动性能提高由于小型基站布置在宏基站内部，可以始终保持宏基站与微基站之间连接。微基站可以给顾客提供连接，顾客通过小型微基站就可以实现信息添加，修改和删除。（2）资源运用率提高宏基站可以通过统一控制和管理小型基站，对小型基站动态开/关等予以协调管理，进行优化控制，提高整体网络容量和资源使用效率，减少能耗。超密集组网络技术可以使终端在某些地区和发射节点之间距离变得更近，可以得到更多频谱，提高业务效率、频谱效率、大大提高系统容量[[]LIQC，NIUHN，PAPATHANASSIOUAT，etal.5Gnetwork[]LIQC，NIUHN，PAPATHANASSIOUAT，etal.5Gnetworkcapacity：keyelementsandtechnologies[J].IEEEVehicularTechnologyMagazine，，9(1)：71-5G网络超密集组网技术面临问题与挑战（1）干扰现象在超密集组网中，由于各个节点之间距离很小，信号将会将会互相干扰，重要类型是：共享频谱资源之间干扰，相似频率之间干扰。在实际应用中，如何有效进行节点之间协作，消除干扰已经成为一种核心问题，而当前业界提出一系列技术方案，尚未得到验证，效果依然需要测试。（2）信令负荷将小型基站大量布置，使信号所覆盖区域变得更加不规则，覆盖区域边界数量增长，使信号需要通过更多变换和切换。4G所使用分布式互换算法信令负载会随着覆盖密度增长以二次方趋势增长，这大大增大了网络控制信令负载。当前超密集组网如何减少信令负荷是必要解决问题[[]YANGFY，WANGH，MEIC，etal.Aflexiblethreeclouds[]YANGFY，WANGH，MEIC，etal.Aflexiblethreeclouds5GmobilenetworkarchitecturebasedonNFV&SDN[J].CHINACommunication，3.3全频谱接入全频谱接入技术是指通过有效使用各种通信频段：高频段和低频段、持续频谱和不持续频谱等资源来提高数据传播速度和效率。所涉及频带涉及低于6GHz低频带和6-100GHz频带。选取频段时应遵循如下原则[[]IMT-(5G)PromotionGroup.whitepaper，wirelesstechnologyarchitecturefor5G[R]..[]IMT-(5G)PromotionGroup.whitepaper，wirelesstechnologyarchitecturefor5G[R].. （1）候选频段需要支持移动业务，并与频段内其她既有业务兼容，以避免不同系统之间干扰。 （2）候选频段需要具备宽自由持续频谱，以满足5G网络高速率传播。 （3）候选频带需要具备良好传播特性。由于卫星，广播，和地面各种服务使用频谱密集分布在6GHz如下，如图3.3所示5G网络频谱资源在6GHz以内可以用于低频带频谱资源极为有限，无法满足5G网络开发需求，必要开发6GHz以上高频段。超过6GHz持续频谱资源非常丰富，非常适合将来增强移动宽带高速持续大宽带需求[[]高频通信研究报告[R].中华人民共和国电信股份有限公司..[]高频通信研究报告[R].中华人民共和国电信股份有限公司..图3.36GHz以内频谱资源使用状况3.3.1全频谱接入应用场景全频谱接入技术覆盖了较大频率范畴，频段间具备不同特点和优势，通过频谱资源灵活布置，全频谱接入技术将满足将来5G网络需求三大场景[[]3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S]..[]3GPPTR38.900.Channelmodelforfrequencyspectrumabove6GHz[S].. （1）EMBB（增强型移动宽带）场景：6GHz如下低频带资源传播特性更适合满足增强覆盖需要，而高频带提供持续大带宽，尽管高频带衰减很大，覆盖面不好，但可以布置在热点区域，以提高速率和系统容量。因此高频和低频协作是满足EMBB场景基本手段。 （2）MMTC（大规模机器类通信）场景：由于大规模机器类通信速率规定较低，但对于覆盖范畴有较高需求，故MMTC场景重要使用不大于6GHz，特别是低于1GHz频带。已经拟定，在物联网中使用800M和900M频带中窄带频带，可以满足大规模机器通信需求。 （3）UMTC（超可靠和低延迟通信）场景：UMTC场景需要超高可靠性，因而频段选取将独立分派授权频谱。3.3.2全频段接入技术优势理解每个频段特性是设计通信系统基本，国际上对6GHz如下频段频谱特性进行了诸多研究，并且高频渠道特点研究已经成为全频谱接入技术核心项目。通过研究5G网络候选频带信道传播特性并组合信道测量成果，构建高频信道模型，分析每个频点使用场景，选取最适当频带[[]ITU-RreportM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S]..][]ITU-RreportM.TechnicalfeasibilityofIMTinbandsabove6GHz[S]..在高低混频网络中，使用了控制面和数据面分离技术，当终端处在数据密集区域时，由低频蜂窝网络来负责控制面传播，高频蜂窝网络负责数据传播。而当终端在非高频基站覆盖非是数据密集区时，控制面和数据面通过低频蜂窝网络传播。高频混合网络技术使用可以有效地解决热点面积速率和流量规定，而低频基站广泛覆盖可以减少基站数量，减少网络布置所需成本。3.3.3全频段接入尚存在问题与低频设备技术和产业链相比，移动终端高频设备研究还处在起步阶段。当前6-100GHz元件在微波产品已经得到广泛使用，但既有移动终端硬件技术不能支持高于6GHz高频带。高频带对于硬件冲击重要在于射频模块，其中支持高频射频芯片需要修改射频核心，将导致整个射频芯片设计变化。当前支持高频射频前端还没有实现小型化，无法集成到手机等小型移动终端。此外，随着频率增长，天线尺寸会减小，这将有助于大规模天线技术布置，将来移动终端也可以通过集成更多天线来实现性能。当前，高频设备存在诸多问题，设计难度大，设备成本高，需要开发5G网络技术和加大产业链投资[[]ITU-RM2083-0.IMTVision–FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTforandbeyond[S]..[]ITU-RM2083-0.IMTVision–FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTforandbeyond[S]..3.4新型多址技术移动通信多址接入技术是为了满足多顾客同步通信需求，在顾客同步通话时，可以防止互相干扰[[][]谢显中．第5代移动通信基本规定与新型多址复用技术［J］．重庆邮电大学学报：自然科学版，，27(04)：435－440．依照信道类型，可以使用特定多址技术进行通信。多址接入技术是当代移动通信系统一种重要特性，在很大限度上，多址接入技术是移动通信技术发展核心。下表3.1为四种新型多址技术：表3.1四种多址技术比较多址技术核心技术长处缺陷非正交多址接入（NOMA）1SIC（串行干扰删除）检测2功率域复用1无明显远近效应2上下链路频谱效率提高3下行链路吞吐量提高1.接受机复杂度高2.功率复用技术仍在研究中稀疏编码多址接入技术（SCMA）1低密度签名算法2高维调制技术3通过MPA进行近似最优检测1频谱效率提高3倍以上2上行链路系统容量提高3相较于OFDMA，下行链路社区吞吐量提高，增益提高1最优码设计和实现比较难2顾客间干扰增长图分多址接入（PDMA）1适合复杂度SIC联合/整体设计2低复杂度最大似然SIC检测1下行链路频谱效率提高1.5倍2上行链路系统容量提高2-3倍1图样设计和最优化实现较难2顾客间干扰增长。多顾客共享接入（MUSA）1SIC检测2复数域多元码3叠加编码和叠加信号扩频技术1较低块出错率2支持大规模顾客接入量1传播信号设计比较难2顾客间干扰增长

第4章大规模天线传播技术4.1大规模天线系统设计大规模天线系统中，受到5G毫米波技术影响，使得天线尺寸可以足够小，在单位面积内可以布置大量天线，依照以往4G所采用8根天线MIMO系统[[]F.Rusek，D.Persson，E.G.Larsson，T.L.Marzetta.ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithvery[]F.Rusek，D.Persson，E.G.Larsson，T.L.Marzetta.ScalingupMIMO：Opportunitiesandchallengeswithverylargearrays.IEEESignalProcess..图4.1大规模天线系统架构设计设计大规模天线系统如图4.1，在该大规模天线系统中，实现空间分集和空间复用功能是以子天线块为单位，每个子天线块相称于多天线中每个子天线，图4.1中所示每个终端，至少接受2个子天线块发送信号以实现空间分集。运用10个子天线块来支持4个终端，使该大规模天线系统可实现空间复用。而实现波束赋形功能同样是以子天线块为单位，每个子天线块是一种阵元数为n×m×q阵列模块，因此图4.1中每个子天线块发送信号都是赋形波束。该系统中，由N×M个子天线块构成多天线是一种二维系统，由n×m×q阵元构成阵列是一种三维系统，因此，该大规模MIMO天线中总阵元数为N×M×n×m×q，是一种真正大规模天线系统。4.2系统模型上优势将老式MIMO系统和该大规模天线系统系统模型进行对比，从基本模型对比来阐明大规模天线系统优势。4.2.1老式MIMO系统MIMO技术在通信领域初期便已经被提出，其可以增强通信。老式通信系统，一开始为单对单，即只有一种发射端，一种接受端，随着通信系统不断发展，天线系统也在不断发展，先后浮现了多输入对单输出天线系统和单输入对多输出天线系统，并在20世纪90年代中期，多输入多输出天线系统，MIMO（MultipleInputMultipleOutput）系统应时而生。多输入多输出天线系统对为通信系统频谱效率提高极为有效，MIMO系统成为通信领域中不可缺失重要构成。（1）MIMO系统模型MIMO系统如上面所述，为多输入多输出天线系统，其在接受端和发射段都使用各种天线单元，数据可以分解并运用各种天线来同步进行发射和接受，这种将数据先分解成小片段，然后并行发射，接受后在恢复，可以极大提高传播速率。图4.2MIMO系统简化模型MIMO系统传播模型如图4.2示，在MIMO天线系统发射端有M根发射天线，在MIMO系统接受段有N根接受天线，这样，整个天线传播链路就可以达到M×N条，用H来表达.H=h11…h1m⋮⋱⋮hn1其中H∈CN×M，Hnm表达第n根天线发射到第m根天线通信r=Hy+n（4其中y∈CM×1表达发射端发送数据，4.2.2大规模天线系统 大规模天线系统在第三章已经进行过简朴简介，大规模天线系统是一种形式MU-MIMO（多顾客多入多余）系统，其中基站端天线数量诸多。在大规模天线系统中，数百或数千个基站天线同步为相似频率数十或数百个顾客提供服务资源。大规模天线中基站某些将装备大量天线，大概100及以上，并可以同步服务某一单天线终端，大规模天线系统天线构造如图4.3所示。图4.3大规模天线技术构造（2）大规模天线系统系统模型如图4.4所示图4.4大规模天线系统简化模型 如图4.4所示大规模天线系统[[]C.Shepard，H.Yu，N.Anand，L.E.Li，T.L.Marzetta，R.Yang，andL.Zhong，“Argos：Practicalmany-antennabasestations,”inProc.ACMInt.Conf.MobileComputingandNetworking，Aug.]，当有L个社区时，在社区基站端布置N根天线，同步为随机分布到社区中K个终端提供服务。对[]C.Shepard，H.Yu，N.Anand，L.E.Li，T.L.Marzetta，R.Yang，andL.Zhong，“Argos：Practicalmany-antennabasestations,”inProc.ACMInt.Conf.MobileComputingandNetworking，Aug.Hj,l=h1,J.K.L⋯h 其中Gi,l=g1,j,1,l⋯g1,j,n,lDi,j=dj,1,l⋯0⋮⋱⋮4.2.3大规模天线系统优势依照MIMO系统模型和该大规模天线系统模型对比，该大规模天线系统基站端天线数量有大幅度增长，并且可以通过社区基站为另一社区提供服务。依照最基本天线系统信道矩阵便可以看出大规模天线系统通信链路有明显增长，可以在同一时间传播更多信息。4.3系统频谱效率上优势本节重要通过简朴简介MIMO系统频谱效率和大规模天线系统频谱效率来从信息传播容量上阐明大规模天线系统优越性。频谱效率是指在通信系统中带宽限制下，可以传送数据总量。它是在有限频谱下，物理层通信合同能达到使用效率量度[[]G.Miao，J.Zander，K-WSung[]G.Miao，J.Zander，K-WSung.MobileDataNetworks，CambridgeUniversityPress，ISBN，.4.3.1MIMO系统频谱效率MIMO天线系统在发射端装备N条天线，在接受端装备M条天线，当一定期间内通信链路不变时，系统频谱效率[[]GoldsmithA，[]GoldsmithA，JafarSA，JindalN，etal.CapacitylimitsofMIMOchannels[J].SelectedAreasinCommunications，IEEEJournalon，，21(5)：684-702C=log2(detInSNR表达信噪比，H为通信信道，N为发射端天线数。当天线信道具备良好非相干性时，可以看作为min⁡(M,N)个并行子信道,每个子信道理论上都拥有shannon（香农限）信道容量极限。相对于MIMO天线系统之前天线系统，MIMO天线系统频谱效率已经得到了明显提高，但是MIMO系统频谱效率需要特定信道状态之下条件才干获得，在信道有关性较强MIMO系统中，传播机制会被破坏，无法再提高系统频谱效率。4.3.2大规模天线系统上行链路在基站端上行链路[[]H.Q.Ngo，E.G.Larsson，andT.L.Marzetta.[]H.Q.Ngo，E.G.Larsson，andT.L.Marzetta.UplinkpowerofmultiuserMIMOwithverylargeantennaarrays.Urbana-Champaign，Illinois，US，Sep.. yu=ρuHxu在公式（4-7）中，xu为所有发送信号，xku是发送信号xu中第K个元素，H是上行信道矩阵（单社区）， 大规模天线系统频谱效率为：C=log2(detIN+ρu在过去实验中已经可以检测出如式（4-8）系统频谱效率。当在基站端放置大量天线，甚至趋于无穷时，信道向量趋于正交，这时可以无视终端之间干扰。4.3.3大规模天线系统下行链路在大规模天线系统下行链路端[[]M.Kobayashi，N.Jindal，andG.Caire，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlink，IEEETrans.[]M.Kobayashi，N.Jindal，andG.Caire，TrainingandfeedbackoptimizationformultiuserMIMOdownlink，IEEETrans.Aug..ys=ρsHTxsxs表达从基站端发送出信号，ns是零均值复高斯分布加性噪声，ρsC=maxPlog2(detIN+P为正对角矩阵，通过功率配备，可达到最高频谱效率。天线数越大，就越容易得到接近信道容量速率。4.3.4大规模天线系统在频谱效率上优势结合上述频谱效率公式，将公式（4-6）和（4-8）对比，当天线数量很大时，大规模天线技术上行链路传播效率相对于老式MIMO系统频谱效率有明显提高。将公式（4-6）和（4-10）对比，天线数量越大，大规模天线系统下行链路频谱效率相对于老式MIMO系统越具备优势。大规模天线系统可以通过增长天线系统中天线数量来提高通信系统频谱效率[[]LarssonEG，EdforsO，TufvessonF，etal.fornextgenerationwireless[]LarssonEG，EdforsO，TufvessonF，etal.fornextgenerationwirelesssystems[J].arXivpreprint.面对通信可靠性规定以及顾客密度始终增长。将来无线通信需要新技术，大规模天线系统可以满足这些需求。考虑上行链路传播（相似参数可以用于下行链路传播。）有利传播条件（顾客之间信道向量和基站成对正交），上行链路传播总容量为Csum=Klog2(1+Mρ在（4-11）中，K是复用增益，M为阵列增益。当M和K很大时时，可以获得很大光谱效率和能量效率，增长K和M，可以同步为更多顾客提供更大数据吞吐量。此外，加倍基站端天线数量，可以将发射功率减少，而保持原有服务质量。4.4传播过程中优势4.4.1传播核心参数 无线数据传播，要考虑核心参数是无线吞吐量（比特/秒）其定义为：吞吐量=带宽（Hz）×频谱效率（位/s/Hz）。显然，为了提高吞吐量，需要增长带宽或频谱效率[[]H.Yin，D.Gesbert，M.Filippou，andY.Liu.Acoordinatedapproachto[]H.Yin，D.Gesbert，M.Filippou，andY.Liu.Acoordinatedapproachtochannelestimationinlarge-scalemultiple-antennasystems.IEEE..在无线通信中，发射机和接受机之间传播信号被衰落和衰减是由于多途径传播和传播过程中障碍导致。具备多输入多输出天线（MIMO）传播是一种能用来提高通信可靠性技术。通过各种天线，可以发送各种数据流，因而，可以显着改进通信复用增益容量。MIMO系统在过去几十年中得到了极大关注当前已被纳入几代新一代无线原则。4.4.2MIMO系统传播原理如图4.6所示，在发送端一方面是对将收集到信息和想要发送信息进行数字调制，使信息变成可以被传播数据，然后再将调制之后所形成数据进行串并之间转换，将一段串行数据转换成多段可以同步传播并行数据，再将通过空时编码后每一段数据或几段数据分派给一根天线，最后通过天线将数据进行传播。在接受端，整个过程与发射顺序刚好反过来，是通过天线接受到所需要信息数据，然后在反空时编码，再由并行数据转为串行数据，然后通过解调，将数据还原成信息。图4.6MIMO天线系统传播过程4.4.3MIMO系统缺陷与大规模天线系统优势在天线系统中，对信号传播容量、速率和传播可靠性提高重要是依赖空间分集，空间复用和波束赋形。其中空间分集是指在基站或终端设备使用多根天线接受相似信号，用以提高接受到信号质量。空间复用是指在同一频带上通过接受端和发射端多根天线同步发送数据，来提高传播容量。波束赋形是通过对天线阵列某些调节，使得天线发射出来信号具备指向性，其可以减小信号传播过程中受到干扰，大大提高信号传播可靠性[[]A.[]A.Pitarokoilis，S.K.Mohammed，andE.G.Larsson.Ontheoptimalityofsingle-carriertransmissioninlarge-scaleantennasystems.IEEEWirelessCommun.Aug.老式MIMO天线系统中，天线尺寸受到实际状况限制[[]J.Hoydis，S.tenBrink.theUL/DLofcellularnetworks.IEEEJ.Sel.AreasCommun.Feb..]。在4G时代，信号传播重要频率不大于3GHz，波长不不大于10厘米，使天线尺寸大小受到限制导致基站和终端上所能布置天线数很少，而这样小数量天线，使得空间复用，空间分集和波束赋形作用受到约束。而在5G网络中将信号传播将采用毫米波，毫米波波长要短多，可以使天线尺寸减小到毫米级，从几何尺寸上为大规模天线系统实现提供了基本，可以使基站中建立存在数十个根，数千根大规模天线系统。如图[]J.Hoydis，S.tenBrink.theUL/DLofcellularnetworks.IEEEJ.Sel.AreasCommun.Feb..4.5小结在本章中依照4G当前正在使用MIMO系统，设计了一种可行大规模天线系统，并从其系统模型、频谱效率、传播过程三个方面详细分析了该大规模天线系统相对于当前4G所使用MIMO系统所具备优势。在系统模型上该大规模天线系统中天线布置数量大大增长，并且在覆盖区随机均匀分布单天线终端，明显提高了通信链路数量和通信效率。在频谱效率上由公式（4-6）和（4-8）对比，当天线数量很大时，该大规模天线技术上行链路传播效率相对于老式MIMO系统频谱效率有明显提高。将公式（4-6）和（4-10）对比，天线数量越大，大规模天线系统下行链路频谱效率相对于老式MIMO系统越具备优势。在传播方面，通过传播原理来分析，该大规模天线技术能更好实现空间分级，空间复用和波束赋形。并且除了上述方面性能明显提高外，大规模天线系统其她方面也有很大提高[[]LuL，LiG，SwindlehurstA，etal.AnoverviewofmassiveMIMO：benefitsandchallenges[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing，，8(5)：742-758.]，国际上各个组织正不断对其进行研究和实验。，WIFI和LTE原则覆盖了8根天线，布置了4个以上网络。[]LuL，LiG，SwindlehurstA，etal.AnoverviewofmassiveMIMO：benefitsandchallenges[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing，，8(5)：742-758. 总结5G网络还没有进入咱们生活，通过既有4G来推测并不能精确得知当5G网络普及之后咱们社会将发生多大变化，本文依照各大组织，通讯公司发布关于5G网络信息，简介什么是5G网络，国际上对5G网络规定，5G网络应用场景尚有5G网络技术发展方向。文章中重要还对5G网络潜在无线技术进行分析，简介大规模天线技术、超密集组网、全频谱接入和新型多址基本概念、优势、挑战。再单独针对大规模天线技术进行研究，依照4G网络使用MIMO天线系统，设计一种大规模天线系统，将其系统模型、频谱效率和传播过程与4G网络中所用MIMO天线系统进行对比，阐明其优势。论文详细内容如下： （1）对5G移动通信系统进行简朴简介，阐明什么是5G网络，5G网络应用场景，尚有5G网络技术指标与技术方向。 （2）选用5G网络无线技术中潜力最大四种技术进行简介，阐明每种技术应用场景，优势尚有其尚存在问题或面临挑战。 （3）针对大规模天线技术，结合当前所使用MIMO天线技术，设计一种可以应用与5G网络大规模天线系统，通过度析它与MIMO天线系统架构上区别，系统频谱效率差距，尚有传播方式上不同从原理和应用来充分阐明该大规模天线技术相对于老式天线技术所具备优势。5G网络道路上还需要不断摸索，在通信领域，统一通信原则将会极大增进全球通信发展，因此及早明确5G网络核心技术将对5G网络发展具备极大意义。

参照文献致谢四年大学学习和生活将要画上圆满句号，回顾这四年来生活，得到了诸多人勉励和协助，特别是和教师、同窗一起度过时光，是我人生中最美好回忆。在此，我向人们表达感谢。 一方面感谢我导师郭丽芳。郭教师无论是在课堂上还是在生活中都给我提供了宝贵学习资源，指引我在学习上进步。郭教师严谨治学态度、务实工作作风及高度责任感深深影响着我，必将有益于我后来工作学习和生活。在此，在此向郭教师表达最崇高敬意。另一方面，我要感谢电子科与技术专业同窗们给与我关怀和协助，特别是我舍友们，她们给了我支持和勉励，可以说，没有她们，我大学学习不会有所成绩，在此向同窗们表达感谢。我要感谢这帮各位兄弟姐妹们，她们在学习及生活中给了我诸多鼓舞，和人们在一起，我布满了学习动力，领悟到了生活乐趣，这段美朋情谊，我终身难忘。同步，我要感谢我父母和家人，她们倾尽毕生心血和汗水使我茁壮成长，她们给了我最大支持和勉励，特别是当面对生活中不顺畅，想想父母从小对我教养，总能让我布满力量。我父母给我教诲，将会是我毕生财富。此外，我还要感谢自己。在这个夏天，也许将要对自己近年求学生涯说再会了，真是舍不得这样多好时光，一幕幕难忘时刻缠绕在脑海。感谢百忙中为