5G通信技术科普课件(PPT 19页)

1、5G第1页，共19页。5G简介，5G特点全称：第五代移动通信网络理论速率：在200MHz频宽下，极限吞吐可达20Gbps（2.5Gb/s）eMBB（Enhanced Mobile Broadband）极高的速率mMTC（Massive Machine Type Communication）极大的容量 URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communications）极低的时延第2页，共19页。3.低时延2.大容量1.高速率CONTENT5G应用场景高速上传下载3D视频，4K、8K视频流播放，直播工作、生活、娱乐全都在云上处理完成AR、VR技术物联网（万物互联）智慧

2、城市智慧家居智慧电网实时物流远程医疗车联网远程驾驶工业控制第3页，共19页。通信方式1.有线通信光纤通信（实验室单根光纤理论传输26Tbps），铜缆通信2.无线通信主流通信制式标准 4G LTE ，目前最高也就150Mbps（不包含载波聚合技术）第4页，共19页。载波聚合技术使用载波聚合技术可以提升4G的下行速率峰值达到300Mbps，载波聚合相当于整合连续或者离散的频谱（带宽），将多条“小水管”整合成“大水管”供用户使用（实际技术要复杂得多），使得网络速率得到成倍的提升。第5页，共19页。通信基础一个简单且神奇的公式C=5G技术科普从一个公式开始讲起。这是一个既简单又神奇的公式。说它简单，是

3、因为它一共只有 3 个字母。而说它神奇，是因为这个公式蕴含了博大精深的通信技术奥秘；无论是 1G、2G、3G，还是 4G、5G，万变不离其宗，都离不开这个五指山【光速 = 波长 频率】第6页，共19页。大家都知道，无线通信就是利用电磁波进行通信。电波和光波，都属于电磁波。电磁波的功能特性，是由它的频率决定的。不同频率的电磁波，有不同的属性特点，从而有不同的用途。例如，高频的射线，具有很大的杀伤力，可以用来治疗肿瘤。X射线用于医学成像诊断和 X射线结晶学，甚至可以用于太空深空通信（X射线通信的最大理论速率可达40000Tbps）电磁波第7页，共19页。电波属于电磁波的一种，它的频率资源是有限的。

4、为了避免干扰和冲突，我们在电波这条公路上进一步划分车道 ，分配给不同的对象和用途。请大家注意图中的红色字体。一直以来，我们主要是用中频 超高频进行手机通信的。例如经常说的GSM900、CDMA800，其实意思就是指，工作频段在 900MHz 的 GSM，和工作频段在 800MHz 的 CDMA。目前全球主流的 4G LTE 技术标准，属于特高频和超高频不同频率电波的用途第8页，共19页。随着 1G、2G、3G、4G 的发展，使用的电波频率是越来越高的。这就扯出了一个新的点：载频频率，决定了一个时刻内传输的比特流，比如1HZ的载频1S只做一次变化，而bit是靠什么来表征信息的？是靠代表0，1两种

5、不同的电平的不同的排列方式表征的，1hz最多1S传输2bit流，而1Mhz明显的要多多了。所以射频的频率高，一个时间段内传输的bit流就多。频率越高，速度越快第9页，共19页。5G 的频率范围，分为两种：一种是 6GHz 以下，这个和目前我们的 2/3/4G 差别不算太大。还有一种，就很高了，在 24GHz 以上。目前，国际上主要使用 28GHz 进行试验（这个频段也有可能成为 5G 最先商用的频段）。5G的频率如果按 28GHz 来算，根据前文我们提到的公式：这个就是 5G 的第一个技术特点毫米波通信第10页，共19页。电磁波的显著特点：频率越高，波长越短，越趋近于直线传播（绕射能力越差）。

6、 频率越高，在传播介质中的衰减也越大。你看激光笔（波长 635nm 左右），射出的光是直的吧，挡住了就过不去了。再看卫星通信和 GPS 导航（波长 1cm 左右），如果有遮挡物，就没信号了吧。卫星那口大锅，必须校准瞄着卫星的方向，否则哪怕稍微歪一点，都会影响信号质量。移动通信如果用了高频段，那么它最大的问题，就是传输距离大幅缩短， 覆盖能力大幅减弱 。高频率的缺点覆盖同一个区域，需要的 5G 基站数量，将大大超过 4G。第11页，共19页。5G基站宏基站微基站皮基站第12页，共19页。5G基站大功率方案小功率方案到了 5G 时代，微基站会更多，基站数量越多。那么多基站在身边，会不会对人体造成影

7、响？恰恰相反，辐射反而越小！你想一下，冬天，一群人的房子里，一个大功率取暖器好，还是几个小功率取暖器好？第13页，共19页。天线进化随着时间变化，我们手机的通信频率越来越高，波长越来越短，天线也就跟着变短啦！毫米波通信，天线也变成毫米级。这就意味着，天线完全可以塞进手机的里面，甚至可以塞很多根。这就是 5G 的另一杀手锏assive MIMO（大容量多天线技术 MIMO：Multiple-Input Multiple-Output 多天线发送接收）第14页，共19页。天线进化毫米波通信，不仅是终端天线也变成毫米，基站天线也变成毫米级，所以可以看到是阵列性质的天线排列。根据天线特性要求，多天线阵

8、列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。如果距离近了，就会互相干扰，影响信号的收发 。以前的基站天线现在的天线阵列第15页，共19页。波速赋形基站发射信号的时候，就有点像灯泡发光。信号是向四周发射的，对于光，当然是照亮整个房间，如果只是想照亮某个区域或物体，那么，大部分的光都浪费了。基站也是一样，大量的能量和资源都浪费了。那么就需要波速赋形技术。波束赋形；在基站上布设天线阵列，通过射频信号相位的控制 ，使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄，并指向它所提供服务的手机，而且能跟据手机的移动而转变方向。这种空间复用技术，由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务，波束之间不会干扰，在相同的空间中提供更

9、多的通信链路，极大地提高基站的服务容量。第16页，共19页。D2D在目前的移动通信网络中，即使是两个人面对面拨打对方的手机（或手机对传照片），信号都是通过基站进行中转的，包括控制信令和数据包。而在 5G 时代，这种情况就不一定了。5G 的第五大特点D2D，也就是 Device to Device（设备到设备）5G 时代，同一基站下的两个用户，如果互相进行通信，他们的数据将不再通过基站转发，而是直接手机到手机，这样，就节约了大量的空中资源，也减轻了基站的压力。端到端是不是可以不用付费了？如果你觉得这样就不用付钱，那你就图样图森破了。控制消息还是要从基站走的，你用着授权频谱资源，运营商爸爸怎么可能放过你。该交还是得交。第17页，共19页。后记通信技术并不神秘，5G 作为通信技术皇冠上最耀眼