《G通信技术进展》PPT课件.ppt

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,2019/4/16,5,关键技术研究,波型多址/调制方式 FBMC/UFDM/F-OFDM NOMA/SCMA F-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,非正交多址 NOMA,稀疏码分多址 SCMA,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-OFDM NOMA/SCMA F-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3D-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,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-OFDM NOMA/SCMA F-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,15,密度、天线模型的评估,2019/4/16,提升200%,提升200%,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-OFDM NOMA/SCMA F-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,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/125/125dB 1b: 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 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36dB 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) 射频端 FPGA FPGA 同步源 射频端,22,关键技术研究,波型多址/调制方式 FBMC/UFDM/F-OFDM NOMA/SCMA F-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,更小的多径时延 更大的多普勒频移,小尺度衰落,更大的传播损耗、穿透损耗 更大的阴影衰落 更大的outage概率,大尺度衰落,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,PA非理想特性 相位噪声及晶振稳定性 ADC/DAC指标,器件指标及能力,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-OFDM NOMA/SCMA F-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,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,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：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