第2章-5G网络关键技术课件

第二章5G网络关键技术中国通信建设集团设计院有限公司2018年10月内部资料注意保密目录2.3大规模天线阵列2.4编码与调制2.5全频谱接入2.1关键技术总览2.2新型多址技术2-12.15G关键技术总览2-22.15G关键技术总览2-3关键技术——总览频谱拓展技术频效提升技术能效提升技术覆盖增强技术多址技术、用户调度、资源分配、用户/网络协作超密异构组网D2D、M2M大规模天线、FBMC、空间调制认知无线电、毫米波、可见光绿色通信干扰管理增加覆盖增加信道增加带宽增加SINR目录2-42.3大规模天线阵列2.4编码与调制2.5全频谱接入2.1关键技术总览2.2新型多址技术2.2新型多址技术2-5需满足目标设计要点更高的频谱效率更高带宽，能够有效支持MIMO，抵抗多径信道的影响。更低的带内/带外辐射降低频带内用户间干扰，降低相邻运营商之间的干扰（如较低的ACLR）。支持异步多址接入采用异步操作，在最小的调度开销内支持更多的小数据突发类设备，满足更低功率的要求。低功耗需要较小的PA补偿，以提高PA效率。低实现复杂性收发信机的复杂性要求合理，额外的复杂度要求必须考虑性能的影响。网络频谱效率更高使用户和基站间的频谱效率最大化，支持MU-MIMO。链路预算和容量间的权衡基于用户和场景需求来考虑覆盖和容量之间的平衡。低开销协议开销最小化，以增强可扩展性，降低功率消耗，增加容量，降低控制开销。OFDMA/SC-FDMA方式一直被3GPP采用，但是为了满足更高级的需求，正交多址方式会显现出来一些局限性。5G波形及多址设计需要满足更高频谱效率、更低带内外辐射、低功耗、低复杂度及低开销等一系列特征。波形和多址设计要点2.2新型多址技术2-6特性：1.支持多路正交子载波传输；2.易于与MIMO集成，实现更高的频谱效率。举例：1.CP-OFDM（LTE协议中采用）2.CP-OFDM+WOLA（目前的LTE系统采用）3.UFMC4.FBMC5.GFDM多载波波形特性：1.较低的PAPR使得功放效率高，同时可以增加续航时间；2.在多径环境下，为实现更高的频谱效率，需要做均衡。举例：1.恒包络波形，例如： MSK（IEEE802.15.4） GMSK（GSM、蓝牙）2.SC-QAM（EVDO、UMTS）3.SC-FDE（IEEE802.11ad）4.SC-FDM（LTE上行）5.Zero-tailSC-FDM单载波波形下行：支持基于OFDM的波形。上行：支持基于OFDM的波形，也支持DFT-S-OFDM的波形，DFT-S-OFDM与CP-OFDM波形互补使用。CP-OFDM波形可以用于单流和多流（即MIMO）传输，而基于DFT-S-OFDM的波形限于单流传输（针对链路预算有限的情况）。对于频率高达40GHz的eMBB和URLLC服务，基于CP-OFDM的波形支持频谱利用率Y大于LTE的频谱利用率（假设在LTE中，Y=90％），其中Y（％）被定义为传输配置带宽/信道带宽*100％。2.2新型多址技术2-7多载波（OFDM系列）波形处理流程以OFDM为基础，多载波波形候选方案包括CP-OFDMWOLA、UFMC、FBMC等，处理流程如下。波形SC-QAMSC-FDM/SC-FDEZero-tailSC-FDMCP-OFDM+WOLAUFMCFBMCGFDM采用MIMO来获取更高的频谱效率√√√√较低的带内和带外辐射√√√√√√√支持异步多址接入√√更低功耗√√√更低的实现复杂度√√√√2.2新型多址技术2-8潜在多址接入方案正交多址接入技术:FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA非正交多址接入技术（候选方案）:SCMA(稀疏码分多址)、MUSA（多用户共享接入）、PDMA（图样分割多址）、NOMA（非正交多址）、RSMA(非正交资源扩展型多址接入)、LDS-SVE、IGMA、NCMA、LSSA、GOCA、RDMA、LCRS、MU-MIMO、NOCA多址方案：协议未定，需进一步跟踪。正交多址接入技术非正交多址接入技术2.2新型多址技术2-9以两个用户为例，由上式可得，两用户速率对（R1，R2）满足下列不等式：新型多址技术中，假设上行多址接入信道包含K个用户，用户k的最大发射功率为Pk，信道增益为gk，带宽为B。假设接收端AWGN的功率谱密度为N0/2，则K个用户的容量界可表示为：4G采用正交多址接入技术，仅在C点能达到曲线所示的容量界，一般来说是次优容量。但是在该点，用户1(弱用户)获得的速率很小，因此对弱用户而言不公平。非正交多址接入理论上可显著提升频谱效率（折线），实际蜂窝通信系统为复杂的干扰网络，且干扰不能完全消除，大量非正交传输将给相邻小区带来无法完全消除的干扰。对于较多用户同时发送时的实际性能，还需考虑系统设计和工程约束，进行全面的评估和优化。bit/s/Hzbit/s/Hz最优容量区域正交方案可达速率区域SNR1=20dB（强用户）,SNR2=0dB（弱用户）2.2新型多址技术2-10NOMA基本原理：引入了一个新的维度—功率域，通过功率域叠加编码的思想来发送信号，使得信道条件不同的用户可以共享相同时域、频域、码域资源。功率复用的主要思想是根据用户信道条件差异来分配功率，为了保证用户的公平性，给差用户（小区边缘）分配更多的功率，给信道条件较好的用户（小区中心用户）分配较少的功率；从而在保证差用户的性能条件下，提高系统的整体性能。利用串行干扰消除（SuccessiveInterferenceCancellation）实现解调。与正交传输相比，接收机复杂度有所提升，但可以获得更高的频谱效率。NOMANOMA和OFDMA对比NOMA接收侧SIC解调算法2.2新型多址技术2-11PDMASCMAMUSA发送端，将低密度扩频技术和多维调制技术相结合，为用户选择最优的码本集合，不同用户基于分配的码本进行非正交叠加后在信道传输。对于每个用户，将两个比特调制映射到复数码字，6个稀疏码字在4个正交资源（OFDM）上传输。接收端，采用MPA（MessagePassingAlgorithm）算法进行低复杂度的多用户联合检测。发送端，不同用户数据通过码序列c进行扩频，各用户扩展后的符号可以在相同的时频资源里发送。接收端，对多用户采用SIC技术进行区分。MUSA的特征主要是在于系统性能改善和灵活的复杂性控制。它可以支持大量的用户访问，且不需要同步，实现免调度过程。发送端，增加图样映射模块，在同一时频资源内对多个用户信号进行功率域、空域、码域单独或联合编码，采用易于SIC算法的特征图样进行区分。接收端，增加图样检测模块，采用低复杂度、高性能的SIC接收机实现多用户检测。稀疏码分多址（SparseCodeMultipleAccess）技术是由华为提出的一种码域叠加的非正交多址技术。多用户共享接入(Multi-userSharedAccess)技术是由中兴提出的一种基于码域叠加的非正交多址技术。图样分割多址接入（PatternDivisionMultipleAccess）是由大唐提出的功率域、空域、码域联合优化的非正交多址技术。目录2-122.3大规模天线阵列2.4编码与调制2.5全频谱接入2.1关键技术总览2.2新型多址技术2.3大规模天线阵列2-13空间分集利用较大间距的天线阵元之间的不相关性，发射或接收一个数据流或与该数据流有一定相关性的数据，避免单个信道衰落对整个链路的影响。波束赋形利用天线阵子之间的相关性，通过发射波形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。空间复用利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向一个终端/基站并行发射多个数据流，以提高链路容量（峰值速率）。注：不同天线发射相同的数据（亦或同一数据不同样本，如STBC），在弱信号条件下提高数据的传输可靠性。多天线（又称为MIMO），即在发送和接收端同时使用多天线。注：不同天线发射不同的数据，可以增加容量，即2×2MIMO方式容量提高1倍2.3大规模天线阵列2-14MassiveMIMOMassiveMIMO（大规模天线，又称Large-scaleMIMO）理论依据：随着基站天线个数趋于无穷大，多用户之间信道趋于正交，即系统的很多性能都只与大尺度相关，与小尺度无关。MassiveMIMO可以达到如下效果：深度挖缺空间维度资源，在三维空间形成具有高空间分辨力的高增益窄幅波束，提升频谱资源在多个用户之间的复用能力，大幅提升频谱效率；通过窄幅波束的调度和协调，起到降低干扰的目的。窄波束集中辐射更小的空间区域，使得射频传输链路能量效率最高，减少基站发射功率损耗，是构建未来绿色宽带无线通信系统的重要技术。MassiveMIMO应用场景2.3大规模天线阵列2-15阵列增益（ArrayGain）：MIMO系统利用各天线上信号的相关性和噪声的非相关性，提高合并后信号的平均SINR而获得的性能增益；主要用来提升网络覆盖性能。空间分集增益（DiversityGain）：MIMO系统对抗信道衰落对性能的影响，利用各天线上信号深衰落的不相关性，减少合并后信号的衰落幅度（即信噪比的方差）而获得性能增益。主要用来提升网络覆盖性能。干扰抑制增益：通过利用IRC或其它多天线干扰抵消算法，为系统带来的干扰场景下的增益；主要用来提升网络覆盖性能和增加系统容量。大规模天线增益：阵列增益、空间分集增益、干扰抑制增益、空间复用增益空间复用增益：在相同带宽和相同总发射功率条件，通过增加空间信道的维数（即增加传输流数）获得的吞吐量增益。主要用来增加系统容量和提升峰值速率。2.3大规模天线阵列2-16图示：系统频谱效率

vs

基站天线数目空间复用增益：随着基站天线数增加（大于100根天线时），系统频谱效率接近无干扰时的系统频谱效率13.8bit/s/Hz。发送端：采用最大比发送(MRT)方式的两种天线阵列的下行合速率对比。接受端：单天线4个用户128天线线性阵列性能128天线圆柱阵列性能2.3大规模天线阵列2-17厂家5G样机工作在3.5G频点\TDD\200M带宽基础上，在单站测试中，下行峰值频谱效率接近70~80bps/Hz，极限速率达到19Gbps（200MHz带宽）。更高速率来源于测试终端，8天线以及更强处理能力。3.5GHz大规模天线2.3大规模天线阵列2-18码字：独立的编码数据块q={0,1}，5G规定码字数最大为2。加扰：对信道编码后的比特序列与扰码序列相乘（异或），实现比特级加扰。下行采用的扰码序列为31位的Gold序列(38.211Clause5.2.1)，不同物理信道的扰码序列初始值Cinit不同。加扰方法：下行物理共享信道（PDSCH）处理过程包含加扰、调制、层映射、天线端口映射、虚拟RB映射、虚拟RB到物理RB映射等过程。2.3大规模天线阵列2-19下行物理共享信道（PDSCH）处理过程包含加扰、调制、层映射、天线端口映射、虚拟RB映射、虚拟RB到物理RB映射等过程。层：表示空间复用或发射分集所发送的不同“数据流”的概念,，下行最多层数为8，详见Table7.3.1.3-1:Codeword-to-layermappingforspatialmultiplexing。1个码字2个层2个码字2个层2.3大规模天线阵列2-20下行物理共享信道（PDSCH）处理过程包含加扰、调制、层映射、天线端口映射、虚拟RB映射、虚拟RB到物理RB映射等过程。天线端口映射：即预编码，将空间流上的符号映射到天线端口P，LTE多天线（空间分集和空间复用）均在这个模块完成。值得注意的是，天线端口P是虚拟天线端口数目，并不是实际物理天线端口。协议只规定了，下行未提到预编码方案：2.3大规模天线阵列2-21下行物理共享信道（PDSCH）处理过程包含加扰、调制、层映射、天线端口映射、虚拟RB映射、虚拟RB到物理RB映射等过程。映射到VRB：完成虚拟天线端口的数据到空域、时域、频域的映射操作,VRB是虚拟的RB，mac层在分配资源的时候，是按VRB来分配。映射到PRB：VRB再映射到PRB,有两种映射方式：分布式和集中式。集中式VRB和PRB是一一对应的关系，分布式的VRB映射到PRB需要先交织，然后再按照一定的规则映射到实际的PRB位置。2.3大规模天线阵列2-22上行物理共享信道（PUSCH）处理过程包含加扰、调制、层映射、DFT预编码、预编码、虚拟RB映射、虚拟RB到物理RB映射等过程。TS38.211Clause6.3.1.52.3大规模天线阵列2-23天线型号：MB800-65-15DDE2.3大规模天线阵列2-242.3大规模天线阵列2-25辐射单元（振子）馈电网络（功率分配网络）反射板（槽板）单极化对称振子双极化对称振子单极化微带贴片振子2.3大规模天线阵列2-263.5GHZ,8×8×2阵子2.3大规模天线阵列2-27c=λfc是电磁波的传播速度,单位m/s,近似为2.998x108m/sλ是波长,单位mf是频率,单位Hz当f=2.5GHz时，λ=12cm;当f=3.5GHz时，λ=8.6cm;当f=5.8GHz时，λ=5.2cm;当f=28GHz时，λ=1.1cm;dv=dH

=0.5λdv=2λdH

=0.5λ天线大小与频率（波长）有关，在单一维度上放置大量天线工程建设是比较困难的，二维天线更易于实现。文献研究表明当dv=2λ，dH=0.5λ时，天线性能最优。AAU（型号：A9611S35）工作频段3400MHz-3600MHz体积55L（880x450x140mm）重量40Kg通道数64T64R阵子数192信号带宽(IBW)200MHzeCPRI1*25G(SFP28),2*100G(QSFP28)输出功率200W功耗<1100W安装方式挂墙/抱杆（抱杆需直径60~120mm，壁厚4mm以上，铁塔抱杆承重及风载需满足以上需求。）2.3大规模天线阵列2-285G无线设备主要包括CU、DU和AAU，其中AAU部分射频和天线合一。中国电信试验网5G设备-ZTE:BBU(CU和DU合设)V9200+AAUA9611BBU（型号：V9200）尺寸2U高、19英寸宽88.4*482.6*370重量<18kg容量15*100MHz64T64R（满配）3*100MHz64T64R（单基带板）同步方式GPS/北斗/1588V2供电方式-48VDC功耗<370W(S111常温)/<600W(S111高温)安装方式19英寸机柜安装、挂墙安装、室外一体化机柜安装、HUB柜安装BBUV9200AAUA96112.3大规模天线阵列2-29典型站型BBUAAUBBU典型功耗BBU峰值功耗AAU典型功耗AAU峰值功耗单站典型功耗单站峰值功耗空开/熔丝需求S1111337060011001360≤3700W≤4700W2*100AZTE5G基站电源容量需求:5G基站S111配置情况下，单站典型功率3700W，单站峰值功率4700W，单站电源容量配置需求2*100A。频段频谱资源通道数下行占比流数小区峰值小区均值eCPRIBackhaul/三扇区扇区5G低频100MHz64T64R0.75164Gbps0.8Gbps25G5.6Gbps5G低频100MHz16T16R0.7582Gbps0.4Gbps12.5G2.8Gbps5G高频800MHz4T4R0.7548Gbps1.6Gbps50G11.2Gbps注：NGMN带宽规则：单站点峰值=单小区峰值+单小区均值*(N-1)，单站点均值=单小区均值*N；N为小区数5G传输需求:5G前传带宽需求25Gbps，采用25G光模块通过单模光纤进行传输，和目前4GRRU所使用单模光缆通用，BBU和AAU之间拉远距离≤10km；目前AAU间暂时不能级联。2.3大规模天线阵列2-305GAAU面积比传统设备有所下降，重量略有增加：5GAAU（64T64R)的挡风面积约为0.4㎡，相比传统设备（天线+RRU）平均降低了21%；重量约为43kg，相比传统设备增加27%。5G第三阶段试验基站设备参数（64T64R宏站，3.5G）厂家AAU与传统设备的区别尺寸(mm)面积(㎡)重量(kg)面积减少（㎡）面积差异重量增加重量差异（kg）华为860×395×1900.3440-0.18-34.62%721.21%中兴799×399×1610.3245-0.2-38.46%721.21%诺基亚贝尔900×480×1440.4340-0.09-17.31%721.21%大唐895×490×1420.4447-0.08-15.38%1442.42%爱立信978×520×1500.5143-0.01-1.92%1030.30%平均值0.4043-0.112-21.54%927.27%4G-1800M-约0.52约33

（天线+RRU）2.3大规模天线阵列2-31对整体承载力影响对安装抱杆的影响根据测算，5GAAU面积的变化，使铁塔风荷载降低15~20%，对铁塔承载力的要求有所降低。通信铁塔属于高耸结构，对风荷载较为敏感，风荷载对铁塔产生的影响超过90%，需关注天线、设备的尺寸而不是重量。5GAAU在面积和重量上的变化，对原抱杆的强度和变形能力的要求降低约30%。29%31%27%32%注：以上数据标准图集中的0.65风压的抱杆，规格70x4测算。注：以上数据标准图集中的标准塔型进行的测算。2.3大规模天线阵列2-325G基站AAU采用了64T/64R天线阵列，相比传统8T/8R的4G天线，单通道的平均功耗虽然下降，但通道数量大幅度提升，AAU功耗明显上升。各厂家设备仍在不断优化，功耗仍有下降空间，研究院持续关注。5G第三阶段试验基站设备功耗表厂家CU/DU合设功耗（W）AAU单系统功耗（W）规格功耗（W）华为140064T64R11504850中兴60064T64R13604780诺基亚贝尔166064T64R15006160大唐185064T64R17006950爱立信170064T64R12005300注：单系统按1个BBU（CU/DU合设）和3个AAU计算。约4倍2.3大规模天线阵列2-335G天线整机功耗大而且能源利用效率低。发热量巨大而且集中，设备可靠性要求高。早期MassiveMIMO天线样机指标：频段：2.6GHzTx通道数：128重量：50kg输出功率：20w功耗：1500w目前3GPP标准：发射功率：每通道3w,64TR约200w实际功耗约为2000w量级整机能耗大，效率低能源利用率仅为10%，90%为无效能量以热量形式耗散发热量巨大而且集中，设备可靠性要求高无效功率转化为热量，导致发热量巨大，而且集中在有限体积内的设备空间内（其中设备正面放置天线，无法安装散热齿，散热面积减半）；室外环境恶劣，长期高温加速器件、芯片、PCB板等老化，故障率上升，维护难度大目录2-342.3大规模天线阵列2.4编码与调制2.5全频谱接入2.1关键技术总览2.2新型多址技术2.4编码与调制2-35

数字调制方式ASKFSKPSKQAM2.4编码与调制2-36信道编码：在发送端对原数据添加与之相关的冗余信息，再在接收端根据这种相关性来检测和纠正传输过程产生的差错。2.4编码与调制2-37信道编码的先驱2.4编码与调制2-38根据3GPPTS38.212协议，5G的逻辑信道中，UL-SCH和DL-SCH的信道编码采用LDPC码，UCI（Uplinkcontrolinformation）和DCI（Downlinkcontrolinformation）的信道编码采用Polar码。Polar码的中文名为极化码，LDPC码（LowDensityParityCheckCode）的中文全称为低密度奇偶校验码。LDPC码和Polar码均为线性分组码。2.4编码与调制2-39各信道编码类型逻辑信道物理信道编码方式UCIPUCCH,PUSCH块编码Polar码UL-SCHPUSCHLDPC码DCIPDCCHPolar码DL-SCHPDSCHLDPC码BCHPBCHPolar码PCHPDSCHLDPC码3GPPTS38.2025.1.2 RandomaccesschannelThephysical-layermodelforRACHtransmissionischaracterizedbyaPRACHpreambleformatthatconsistsofacyclicprefix,apreamble,andaguardtimeduringwhichnothingistransmitted.2.4编码与调制2-402.4编码与调制2-41短码编码针对1bit信息C0，通过在信息尾部直接添加占位符的方式进行编码；针对2bit信息CC，通过增加1位校验位，再添加占位符以匹配码率的方式进行编码；针对信息比特为3~11的场景，编码矩阵如右表所示，将编码信息位（K位）与第i行的前K个元素构成的向量相乘，得到输出的比特di（输出编码后比特恒定为32）。2.4编码与调制2-42交织00661126732468510763769849701010811128121381351471151091612917139186197207221110221302382492510267327112874291113012317532112331334763511336131371403814239144401464114427743114441545784611547132481649175018517952195320548055215681572258235982602461256283631166426652766286784682969307031713272857311774133753376347786781187913480358136823783878411985135863887398840898890419189924293909443959196120974498929912110045101931021221034610494105471069510748108961094911097112501115111398114521159911612311753118541195512010012156122571231011241241255812659127102128601291031301251316113210413362134105135126136136137631386413965140106141127142137143141144143145145146147147输入数据流方向输出数据流方向交织器实现原理可用一M×N的矩阵来表示，原始数据以行进列出的方式对交织矩阵进行填充并读出，原相邻数据比特经过交织，其距离变为N，从而可将持续时间的干扰和衰落在时域上分散，降低单个数据块的最大误码数，从而提高译码输出的准确性。NR中针对交织器进行了进一步优化，交织器如右图所示，通过对调整交织器各行列寄存器数目，实现了对不同输入数据块的灵活处理。2.4编码与调制2-43对于码组长度为n、信息码元为k位、监督码元为r=n-k位的分组码，常记作(n,k）码。一个[7,3]码，在发送端编码时，信息位c6，c5，c4的值决定于输入信号，属于随机的,监督码元c3，c2、c1和c0应根据信息位的取值按监督关系来确定。如果码字生成规则为：生成矩阵G编码效率Rc=k/n2.4编码与调制2-44Polar码2008年在国际信息论ISIT会议上，Arikan首次提出了信道极化的概念，基于该理论，他给出了人类已知的第一种能够被严格证明达到信道容量的信道编码方法，并命名为极化码（Polarcode）。信道极化定理：对于长度为N=2n（n为任意正整数）的极化码，它利用信道W的N个独立副本，进行信道联合和信道分裂，得到新的N个分裂之后的信道{W(1)N,W(2)N,…,W(N)N}。随着码长N的增加，分裂之后的信道将向两个极端发展：其中一部分分裂信道会趋近于完美信道，即信道容量趋近于1的无噪声信道；而另一部分分裂信道会趋近于完全噪声信道，即信道容量趋近于0的信道。信道容量C=0,则二元信道不能传送信息信道容量C=1,则可直接传输未编码信息2.4编码与调制2-45华为测试了极化码在静止和移动场景下的BLER性能，相对于Turbo码：

在静止场景下：短码性能增益为0.35-0.48dB，长码性能增益为0.35-0.6dB；

在移动场景下：短码性能增益为0.34dB，长码性能增益为0.37dB。2.4编码与调制2-46LDPC码是麻省理工学院RobertGallager于1962年在博士论文中提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码。但是由于计算复杂度超出当时的计算能力，LDPC码在一段时间以来被人们遗忘。1981年，Tanner提出编码的图形结构表示方法，这为LDPC解码算法的简化奠定了基础，促进了LDPC的复苏。1996年，MacKay和Neal重新发现LDPC码，并指出LDPC的优秀性能可以逼近Shannon极限。LDPC重新进入大家的视野，并受到广泛重视。LDPC码校验矩阵例如：（N，p，q）=（8，2，4）的编码校验矩阵和二分图如下所示：2.4编码与调制2-47BPSK：二进制基带信号对载波进行调制，0对应载波0相位，1对应180度相位。QPSK：利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°,分别与00，01，10，11相对应。QAM：幅度、相位联合调制技术。它将输入比特先映射到一个复平面上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量采用幅度调制，分别对应调制在相互正交的两个载波上。MQAMBPSKQPSK2.4编码与调制2-48对于给定的调制方案，信噪比越高，误比特率则越小；对于给定的信噪比，具有较高比特传输率的调制技术拥有更高的误比特率；物理层调制技术的动态选择能用于适配对信道条件的调制技术。256QAM信号在不同SNR环境下的星座图：调制技术中信噪比（SNR）与误比特率（BER）的关系2.4编码与调制2-49原理：基于信道质量的信息反馈，动态地选择最合适的调制和编码方式，实现无线链路的数据速率控制。改善通信系统的信道质量信道编码AMC（自适应编码和调制技术）较多的信道编码冗余；较低阶的调制较少的信道编码冗余；较高阶的调制较差的信道环境较好的信道环境写说明2.4编码与调制2-505G不仅继承了LTE在调制方面大部分的技术，并且做出了进一步的技术更新，使用了频带利用率更高的256QAM调制方式和简化信息传输复杂度的π/2BPSK。上行链路下行链路信道类型4G5G信道类型4G5GPUSCHQPSK16QAM64QAMπ/2BPSKQPSK16QAM64QAM256QAMPDSCHQPSK16QAM64QAMQPSK16QAM64QAM256QAMPUCCHBPSKQPSKBPSKQPSKPDCCHPBCHQPSKQPSK目录2-512.3大规模天线阵列2.4编码与调制2.5全频谱接入2.1关键技术总览2.2新型多址技术2.5全频谱接入2-52频谱需求分析

在系统性能方面，5G系统将具备10~20Gbit/s的峰值速率，100Mbit/s~1Gbit/s的用户体验速率，每平方公里100万的连接数密度，1ms的空口时延，500km/h的移动性支持，每平方米10Mbit/s的流量密度等关键能力指标，相对4G提升3到5倍的频谱效率、百倍的能效。为满足上述愿景，5G频率将涵盖高、中、低频段，即统筹考虑全频段，高频段一般指6GHz以上频段，连续大带宽可满足热点区域极高的用户体验速率和系统容量需求，但是其覆盖能力较弱，难以实现全网覆盖，因此需要与6GHz以下的中低频段联合组网，以高频和低频相互补充的方式来解决网络连续覆盖的需求。2.5全频谱接入2-53频段（MHz）带宽（MHz）IMT全球统一频段（截止至WRC-15）450～47020790～9601701427～1518911710～20253152110～2200902300～24001002500～26901903400～3600200合计1176电磁频谱图与IMT全球统一频段C=f*λ

c为光速，数值为3×108m/s。

f为频率，单位Hzλ为波长，单位为m2.5全频谱接入2-54450470WRC07分配广电占用WRC07分配电信CDMA上行电信CDMA下行698790806825835870880移动GSM上行联通GSM上行889909915移动GSM下行联通GSM下行93495496017101805MHz我国电信运营商已分配的频谱资源移动DCS上行联通DCS上行移动DCS下行联通DCS下行联通LTEFDD上行联通LTEFDD下行电信LTEFDD上行1735175517651830185018601780电信LTEFDD下行1875WRC-15新分配14271518移动TD-LTE上/下行电信EV-DO上行联通WCDMA上行MHz188019001920193519401955移动TD上/下行电信EV-DO下行联通WCDMA下行201020252110212521302145移动TD-LTE上/下行230023202370联通TD-LTE上/下行电信TD-LTE上/下行2390255525752635移动TD-LTE上/下行联通TD-LTE上/下行电信TD-LTE上/下行2655WRC-15新分配34003600中国移动：233MHz中国联通：142MHz中国电信：120MHz2.5全频谱接入2-5503GHz6GHz>60GHz>6GHz频谱分配原则优先保障移动通信的频谱资源技术上可以实现连续500MHz带宽可用能与其他系统共存2G/3G/4Gre-farmingWRC-15AI1.2candidatebandsbelow6GHzPotentialbandsabove6GHzfor2020’s增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法6GHz以下频谱资源稀缺6GHz以上频谱资源丰富GlobalinterestbandsforWRC-15<1GHz[MHz]410-430,470-694/698,694/698-7901-2GHz[MHz]1300-1400,1427-1525/1527,1695-1700/17102-3GHz[MHz]2025-2100,2200-2290,2700-31003-5GHz[MHz]3300-3400,3400-4200,4400-50005-6GHz[MHz]5150-5925,

5850-62452.5全频谱接入2-56认知无线电2014年7月，国家无线电监测中心和全球移动通信系统协会发布《450MHz-5GHz关注频段频谱资源评估报告》，给出了北京、成都和深圳等城市部分无线电频谱占用统计数字。统计结果表明，5GHz以下所关注频段大部分的使用率远远小于10%，说明5GHz以下频段使用效率有大量的提升空间。为了提高频谱利用率，未来5G需要采用认知无线电技术2.5全频谱接入2-57毫米波通信当前的毫米波通信系统主要包括地球上的点对点通信和通过卫星的通信或广播系统。现在地球上的点对点毫米波通信一般用于对保密要求较高的接力通信中。毫米波本身就具有很强的隐蔽性和抗干扰性，同时由于毫米波在大气中的衰减和使用小口径天线就可以获得极窄的波束和很小的旁瓣，所以对毫米波通信的截获和干扰变得非常困难。传播特性 1）一种典型的视距传输方式 2）具有“大气窗口”和“衰减峰” 3）降雨时衰减严重 4）对沙尘和烟雾具有很强的穿透能力2.5全频谱接入2-58可见光通信可见光频谱带宽是无线电频谱带宽的万倍优势信号源为LED，成本低、功耗低可实现高速率传输(3.5GbpsperLED)不易穿透障碍物，干扰小可在照明的同时提供通信挑战目前仅能实现单向通信，如何实现双向通信可见光通信和射频通信的无缝切换等可见光通信在5G中可用于室内短距离通信、车联网通信、水下通信等谢谢聆听！Q&A附件1：MCS表2-60PDSCH的MCS3GPPTS38.214PhysicallayerproceduresfordataMCSIndex

IMCSModulationOrder

QmTargetcodeRateR

x[1024]Spectralefficiency021200.2344121570.3066221930.3770322510.4902423080.6016523790.7402624490.8770725261.0273826021.1758926791.32621043401.32811143781.47661244341.69531344901.91411445532.16021546162.40631646582.57031764382.56641864662.73051965173.02932065673.32232166163.60942266663.90232367194.21292467724.52342568224.81642668735.11522769105.33202869485.5547292reserved304reserved316reservedMCSIndex

IMCS

ModulationOrder

QmTargetcodeRateRx[1024]Spectralefficiency021200.2344121930.3770223080.6016324490.8770426021.1758543781.4766644341.6953744901.9141845532.1602946162.40631046582.57031164662.73051265173.02931365673.32231466163.60941566663.90231667194.21291767724.52341868224.81641968735.1152208682.55.33202187115.55472287545.89062387976.22662488416.57032588856.9141268916.57.16022789487.4063282reserved294reserved306reserved318reservedMCSIndex

IMCSModulationOrder

QmTargetcodeRateR

x[1024]Spectralefficiency02300.058612400.078122500.097732640.1