G通信技术进展.ppt

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1、5G通信技术进展,5G 愿景,信息随心至，万物触手及,Wearable Devices,Mobile Terminal,Smart Home,Immersive Entertainment,Cloud Office,Augmented Reality,Virtual Reality,Industry,Agriculture,Hospital,Educaion,Traffic,Finance,Environment,2,5G整体需求,3,5G系统框架,核心网,4,连续广域覆盖,热点高容量,低功耗大连接,低时延高可靠,不同场景对应关键技术,2023/7/6,5,关键技术研究,波型多址/调制方式FB

2、MC/UFDM/F-OFDMNOMA/SCMAF-QAM,高频段应用信道特性硬件能力分析应用场景部署方式,超密集部署天线、节点密度分析部署方式分析,5G系统空口设计,候选技术,应用场景,需求指标,部署场景,面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计,3D MIMO信道测量建模方案研究、评估产品架构设计样机开发测试,全双工原理及干扰消除方案分析应用场景分析样机实现,帧结构设计满足时延、速率、带宽等需求满足高低频段不同信道特性,6,波形分析研究,各种多载波技术带外泄露对比,适用场景碎片频谱、异步传输,带外衰减快，对时频偏的鲁棒性，降低同步成本F-OFDM，带外衰减较快，滤波器长度可变，复杂度

3、约为OFDM 2倍，后续研究优先级较高,单载波的PAPR分析,适用场景高频段/毫米波传输,PAPR低、成本低,更适用于低成本MTC场景,更适用于毫米波场景,7,多址分析研究,多用户信息经功率加权后直接叠加可以基于现有协议的少量改动实现能待验证,与MIMO结合后的性能增益有待进一步评估应用场景：需宏覆盖且功率差异较多的用户,将符号调制和稀疏码联合设计的多址方式可通过调整系统参数灵活退化为OFDM,接收机复杂度较高存在多用户干扰SCMA适用于小包突发业务、海量连接场景，但接收机复杂度高,设计目标：在有限的时域、频域、空域、码域、功率域上复用更多的用户进行传输，有效提升系统吞吐量，提高系统连接数,下

4、行单天线：10%20%的增益,8,关键技术研究,波型多址/调制方式FBMC/UFDM/F-OFDMNOMA/SCMAF-QAM,高频段应用信道特性硬件能力分析应用场景部署方式,超密集部署天线、节点密度分析部署方式分析,5G系统空口设计,候选技术,应用场景,需求指标,部署场景,面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计,3D MIMO信道测量建模方案研究、评估产品架构设计样机开发测试,全双工原理及干扰消除方案分析应用场景分析样机实现,帧结构设计满足时延、速率、带宽等需求满足高低频段不同信道特性,9,概述,产品架构设计联合硬件室明确产品架构设计方案和后续推动方向,方案设计及标准增强成功推动3

5、D-MIMO SI立项，项目进展完全遵循我公司推进策略,性能评估性能评估进度超越3GPP大部分公司，有力支撑技术讨论与产业推进,3D-MIMO样机开发及外场验证联合华为、中兴发布全球首个128天线的3D-MIMO预商用产品联合大唐完成64天线3D-MIMO样机的开发和外场测试,信道测量建模率先完成业界最全面的信道测量,3D-MIMO,10,3D-MIMO系统实现所需方案设计,空口方案设计,控制信道虚拟化映射（保证覆盖，保证控制信道解调可靠性）,大规模天线校准（低复杂度，保证TDD信道互易性）,参考信号发送方案（低开销，保证覆盖，且可估计水平和垂直维度信道信息）,基于信道互异性的反馈增强（CQI

6、的设计，反馈模式设计）,网络辅助的终端干扰消除（支持小区内多用户和小区间干扰消除）,3D-MIMO码本设计（低复杂度，低反馈开销，性能优）,基于码本的反馈增强（信道信息反馈设计，反馈模式设计）,系统配置、控制信息和参考信号发送,信道信息反馈,业务信息发送和终端解调,ACK/NACK 反馈,eNB,UE,下行和上行解调参考信号的增强（支持更多个终端的多用户MIMO）,不基于码本的波束赋形算法（低复杂度，性能优）,基于码本的多用户配对和预编码算法（低复杂度、水平和垂直联合设计）,传输增强（支持更多用户传输SRS）,不基于码本的多用户配对算法（低复杂度，性能优）,3D-MIMO系统实现所需方案设计,

7、3D-MIMO 空口设计,7篇专利，30篇文稿,11,性能评估和产品架构设计,SU-MIMO,MU-MIMO-2UE,？,？,性能评估,产品架构设计,12,推进策略和产业推进,基于现有标准的3D MIMO(Rel-9Rel-12),基于增强标准的3D MIMO(Rel-13),面向5G低频段的3D-MIMO(Rel-14,5G),面向5G高频段的3D-MIMO(5G),Phase 3,Phase 2,Phase 1,Phase 4,3D-MIMO能显著增强高层覆盖及室内深度覆盖！,13,发布全球首个128天线预商用产品,中兴128天线3D-MIMO预商用产品,显著增强高层覆盖及室内深度覆盖,测

8、试环境：8天线和3D-MIMO天线同站址，下倾角6度，架在一个5层楼顶，覆盖对面的38层高楼应用条件：不影响终端，可提前在现网应用，5G技术4G应用,注：本次测试是单站下的系统性能，3D-MIMO天线采用8行16列共128个天线阵子，每列每2个天线阵子一组，对应于1个收发通道，共64 个收发通道,14,关键技术研究,波型多址/调制方式FBMC/UFDM/F-OFDMNOMA/SCMAF-QAM,高频段应用信道特性硬件能力分析应用场景部署方式,超密集部署天线、节点密度分析部署方式分析,5G系统空口设计,候选技术,应用场景,需求指标,部署场景,面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计,3D

9、 MIMO信道测量建模方案研究评估产品架构设计样机开发测试,全双工原理及干扰消除方案分析应用场景分析样机实现,帧结构设计满足时延、速率、带宽等需求满足高低频段不同信道特性,15,密度、天线模型的评估,2023/7/6,全向小站天线变成垂直定向天线后的效果,率先在IMT2020中提出评估结果，推动天线模型方面的评估,16,部署方式分析,混合部署（示例）楼层内形成虚拟小区宏站提供楼层间、楼宇间移动性管理多小区协同的分层控制信道增强方案：控制信道分为两层，其中第一层由宏站或小站簇提供；第二层由小站提供有益效果：增强移动性的同时，增加控制信道容量,虚拟小区：多个节点形成虚拟小区集中式部署：（虚拟）管理

10、节点提供移动性管理和干扰管理分布式部署：分布式移动性管理和干扰管理,宏微协同&高低频段协作组网：利用宏站与微站，低频与高频的各自优势，提升系统性能宏站、低频段提供连续覆盖和移动性管理微站、高频段提供高速率传输采用新载波设计、动态小区开关，降低功耗宏站辅助进行干扰管理微站使用定向天线、大规模天线提升频谱效率协作方式基于CA:需要理想backhaul基于多连接:不需要理想backhaul,宏站、低频段：提供连续覆盖,微站、高频段：提供高速率,17,关键技术研究,波型多址/调制方式FBMC/UFDM/F-OFDMNOMA/SCMAF-QAM,高频段应用信道特性硬件能力分析应用场景部署方式,超密集部署

11、天线、节点密度分析部署方式分析,5G系统空口设计,候选技术,应用场景,需求指标,部署场景,面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计,3D MIMO信道测量建模方案研究评估产品架构设计样机开发测试,全双工原理及干扰消除方案分析应用场景分析样机实现,帧结构设计满足时延、速率、带宽等需求满足高低频段不同信道特性,18,不同场景下的性能及应用分析,场景1：孤站,场景2：组网/异运营商,1a:全双工终端终端能力要求高，挑战较大宏站、小站和终端的自干扰删除指标：149dB/125/125dB1b:TDD终端终端间干扰直接影响性能，需考虑干扰删除技术,基站间干扰和小区间干扰较为严重，直接影响系统性能

12、仿真结果表示：宏站和小站的上行SINR下降36dB/23dB需要更为高级的干扰删除技术,SC-FD UE,TDD UE,TDD UE,场景3：带内中继,不需要修改标准可以增加Relay容量，降低延迟需要满足自干扰删除指标：127dB,TDD UE,场景4：无线回传,使用定向天线降低基站间干扰可以增加backhaul容量宏站和Relay的自干扰删除指标：149/127dB,Microwave,表示技术可行，但仍需考虑干扰删除技术能力和复杂度,19,全双工场景2：基站间干扰对SINR影响(Outdoor,UMi),Umi场景，基站间干扰对上行C/I影响严重考虑同站2扇区干扰删除，上行C/I下降36

13、dB如果删除4扇区的干扰，上行C/I下降约为20dB,全双工基站，TDD UE,结论,20,全双工场景2：基站间干扰对SINR影响(Small-cell,InH),室内场景，基站间干扰对上行C/I影响较小不考虑站间干扰删除，上行的C/I将下降23dB考虑2扇区干扰删除，上行C/I下降约为58dB,8.4dB,23dB,5dB,全双工基站，TDD UE,结论,21,样机实现,相同时间，不同频段,不同时间，相同频段,相同频段，相同时间,2 UE 1 BS的测试结果：消除干扰 110dB,后续工作:同运营商，相邻BS的干扰消除方案本小区或邻小区，不同UE的干扰消除方案,eNB天线(2Tx 2Rx)射

14、频端FPGAFPGA同步源射频端,22,关键技术研究,波型多址/调制方式FBMC/UFDM/F-OFDMNOMA/SCMAF-QAM,高频段应用信道特性硬件能力分析应用场景部署方式,超密集部署天线、节点密度分析部署方式分析,5G系统空口设计,候选技术,应用场景,需求指标,部署场景,面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计,3D MIMO信道测量建模方案研究评估产品架构设计样机开发测试,全双工原理及干扰消除方案分析应用场景分析样机实现,帧结构设计满足时延、速率、带宽等需求满足高低频段不同信道特性,23,高频信道特性及器件能力分析,需要多天线beam forming 对建筑物遮挡敏感，室外

15、覆盖室内的可行性较低,更小的CP和更大的载波间隔 更频繁的信道状态检测 单用户多流传输困难，更依赖于多用户空间复用增益提升效率,更大的传播损耗、穿透损耗更大的阴影衰落更大的outage概率,对PARP、EVM要求高 对高阶调制应用的影响系统设计和参数选择产品实现的成本和复杂度,信道特性和器件特性的影响：大规模天线的使用，传输制式的选择、帧结构及参数设计、产品实现、高低频协作传输,10篇文稿,24,应用场景,高频段具有频谱资源丰富的优势，主要适用于超密集、大业务流量的场景高频段主要部署场景分为三类：,室外热点：如CBD区域，密集住宅楼，露天购物、娱乐场所等,室内热点：如办公室，候机/车大厅，室内

16、购物、娱乐场所,超密集部署：如大型集会，体育场等,25,部署方式,Standalone与non-standalone优缺点分析,应用场景与部署方式对应关系,26,关键技术研究,波型多址/调制方式FBMC/UFDM/F-OFDMNOMA/SCMAF-QAM,高频段应用信道特性硬件能力分析应用场景部署方式,超密集部署天线、节点密度分析部署方式分析,5G系统空口设计,候选技术,应用场景,需求指标,部署场景,面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计,3D MIMO信道测量建模方案研究评估产品架构设计样机开发测试,全双工原理及干扰消除方案分析应用场景分析样机实现,帧结构设计满足时延、速率、带宽等

17、需求满足高低频段不同信道特性,27,设计准则,5G帧结构设计,5G低频段演进空口,5G低频段新空口,低频段新空口：大带宽、低时延、大连接,高频段：更大带宽，高频信道特性、超高数据速率和低时延需求,低频段演进：后向兼容性、降低时延,用一套参数可变的帧结构，实现不同场景和需求，形成统一的帧结构框架,5G高频段新空口,28,5G低频段演进,完全后向兼容的LTE演进时延分析部分后向兼容的LTE演进时延分析,降低时延的技术手段:降低TTI长度降低处理时延减少为1ms降低提升可靠性，优化MCS选择和HARQ RTT本地下沉业务更扁平化的网络架构,LTE业务,5G低时延业务,时间,频率,频率,5G低时延业务

18、,LTE业务,时间,FDD较易实现，TDD可以利用CA方式聚合为“FDD”,TTI套嵌或长短子帧设计,4篇专利，5篇文稿,29,5G New RIT,为支持5G多样化的场景、业务，设计参数自适应配置的帧结构,每子帧包含若干个OFDM符号；不同频段，每子帧内OFDM符号数目不同；GP长度可配置；无DwPTS和UpPTS；,对于普通业务，上下行切换周期长；切换周期为0.5ms，持续时间为7个子帧；空口时延约为1.765ms；对于低时延业务，快速上下行切换：切换周期为0.3ms，持续时间为4个子帧；空口时延约为1.059ms；上下行切换频繁，GP开销增大；,30,低频段New RIT参数设计,频段：

19、6GHz以下应用场景：连续覆盖传输特点：类似LTE/LTE-A需求扩展带宽：100MHz左右低时延：1ms,室外场景，移动速度120km/h，最大多径时延1.98us,室内航站楼场景，移动速度3km/h，最大多径时延0.441us,采样速率：3.84Mbps的2倍频，保持UMTS兼容性；过采样倍数降低；带宽利用率为90%；CP开销与LTE可类比；峰值速率：按带宽100M计算，载波聚合可满足10Gbps的峰值速率需求；256QAM，8layer，20%开销估算（FDD）,31,高频段New RIT参数设计,频段：6GHz以上应用场景：室内/室外/热点传输特性：更小的最大多径时延最大多普勒频偏绝对

20、值变大；需求大带宽：500MHz左右低时延：1ms,采样速率：3.84Mbps的2倍频，保持UMTS兼容性；过采样倍数类比LTE；带宽利用率为90%；CP开销与LTE可类比；峰值速率：64QAM,2layer,20%开销（FDD），带宽1.28G载波聚合可满足50Gbps的峰值速率需求；64QAM,4layer(optional),20%开销（FDD），带宽640M载波聚合可满足50Gbps的峰值速率需求,室外热点，30km/h，最大多径时延0.3443us,室内覆盖，3km/h，最大多径时延0.125us,32,后续工作,波型多址/调制方式FBMC/UFDM/F-OFDMNOMA/SCMAF-QAM,高频段应用信道特性硬件能力分析应用场景部署方式,超密集部署天线、节点密度分析部署方式分析,5G系统空口设计,候选技术,应用场景,需求指标,部署场景,面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计,3D MIMO信道测量建模方案研究评估产品架构设计样机开发测试,全双工原理及干扰消除方案分析应用场景分析样机实现,帧结构设计满足时延、速率、带宽等需求满足高低频段不同信道特性,33,谢谢,