《5G移动通信技术》课件 项目四-任务三-讨论同时同频全双工

《5G移动通信技术》《5G移动通信技术》项目四5G无线网的关键技术任务三讨论同时同频全双工回顾知识点1上节学习5G无线网的关键技术—多天线技术。回顾任务三引入最近几年，同时同频全双工技术吸引了业界的注意力。利用该技术，在相同的频谱上，通信的收发双方同时发射和接收信号，与传统的TDD和FDD双工方式相比，从理论上可使空口频谱效率提高1倍。任务描述:本任务主要介绍学习5G无线网的六大关键技术。各类5G标准化组织及其主要职能，了解5G网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节5G网络系统管理和相关设备的学习打下基础。任务教学目标：1、同时同频全双工任务概要教学内容讨论同时同频全双工一讨论同时同频全双工知识点一

5G作为全新的下一代移动通信系统，必须满足多种应用场景和业务需求，5G系统对性能提出了极高的要求,5G系统为了满足更高的峰值速率、低时延、高系统吞吐率、移动性的需求，提出了5G新空口（NewRadio,NR）、新架构和新场景等崭新概念。其中新空口引入了许多创新甚至是颠覆传统概念的新技术，这些新技术全面提升了5G网络的性能，降低了网络部署运维成本，提高了频谱资源利用率，减少了网络能耗需求。5G系统业务需求（一）讨论同时同频全双工5G业务与应用面临的挑战（一）讨论同时同频全双工（一）讨论同时同频全双工FDD/TDD双工方式由于5G网络要支持不同的场景和多种业务，因此需要5G系统能根据不同的需求，能灵活智能的使用FDD/TDD双工方式，发挥各自优势，全面提升网络性能。5G网络对双工方式的总体要求是：1）支持对称频谱和非对称频谱2）支持uplink、downlink、sidelink、backhaul要支持3）支持灵活双工（flexibledulplex）5G网络对双工方式要求（一）讨论同时同频全双工4）支持全双工（fulldulplex）5）支持TDD上下行灵活可配置5G网络把FDD和TDD紧密结合在一起，通过对业务和环境的感知，智能的调整和使用双工模式，使整个网络在频谱效率、业务适配性、环境适应性等诸多方面产生了1+1>2的效果。5G网络对双工方式要求（一）讨论同时同频全双工（一）讨论同时同频全双工FDD和TDD在5G中更紧密融合由于5G网络支持的业务有很多差异性，且5G网络引入大规模天线、高频段和频谱共享等技术特性，TDD方式表现出更好的优势，将在5G网络中发挥重要而独特的作用。TDD在5G中的优势（一）讨论同时同频全双工（一）讨论同时同频全双工TDD在5G中的优势由于上下行链路是用同一频率同时传输信号，因而存在严重的自干扰问题，需要在设备研发和网络部署时严格控制自干扰问题。在设备方面，需要采取下面技术手段控制自干扰：

1）核心问题是本地设备自己发射的同时同频信号（即自干扰）如何在本地接收机中进行有效抑制。

2）空域自干扰抑制主要依靠天线位置优化、空间零陷波束、高隔离度收发天线等技术手段实现空间自干扰的辐射隔离；全双工需要解决的关键技术问题

（一）讨论同时同频全双工3）射频域自干扰抑制的核心思想是构建与接收自干扰信号幅相相反的对消信号，在射频模拟域完成抵消，达到抑制效果；

4）数字域自干扰抑制针对残余的线性和非线性自干扰进一步进行重建消除

在网络部署方面，需要采取下面技术手段控制自干扰：同时同频全双工释放了收发控制的自由度，改变了网络频谱使用的传统模式，将会带来网络上用户的多址方式、无线资源管理等技术的革新，需要与之匹配高效的网络体系架构。全双工需要解决的关键技术问题

（一）讨论同时同频全双工（一）讨论同时同频全双工设备处理同频同时全双工自干扰过程全双工最大限度地提升了网络和设备收发设计的自由度，可消除FDD和TDD差异性，具备潜在的网络频谱效率提升能力，适合频谱紧缺和碎片化的多种通信场景，有望在室内低功率低速移动场景下率先使用，由于复杂度和应用条件不尽相同，各种场景的应用需求和技术突破需要逐阶段推进，目前可预见的应用场景有:

(1）室内低功率场景(2）低速移动场景(3）宏站覆盖场景(4）中继节点场景仿真结果表明，随着用户数的增加，频率被反向复用的概率增加，全双工载波利用率相对半双工提升明显；在干扰容限允许的条件下，空间大粒度区域划分更有利于全双工网络频谱效率的增加。实际网络测试结果显示同频同时全双工技术可以提升90%的容量。全双工应用场景（一）讨论同时同频全双工随着在线视频业务的增加，以及社交网络的推广，未来移动流量呈现出多变特性：上下行业务需求随时间、地点而变化等，目前通信系统采用相对固定的频谱资源分配将无法满足不同小区变化的业务需求。灵活双工能够根据上下行业务变化情况动态分配上下行资源，有效提高系统资源利用率。

5G空口灵活双工技术（一）讨论同时同频全双工（一）讨论同时同频全双工

5G空口灵活双工技术灵活双工工作原理示意图（一）讨论同时同频全双工

灵活双工可以通过时域和频域的方案实现对于FDD系统：

(1）时域方案：每个小区根据业务量需求将上行频谱配置成不同的上下行时隙配比。

(2）频域方案：可以将上行频带配置为灵活频带以适应上下行非对称的业务需求。*对于TDD系统：

(3）每个小区可以根据上下行业务量需求来决定用于上下行传输的时隙数目。时域和频域实现灵活双工（一）讨论同时同频全双工（一）讨论同时同频全双工灵活双工应用场景未来5G网络有望在以下场景使用灵活双工技术来提升网络容量：低功率节点的小基站低功率的中继节点

FDD系统上下行频谱对称分配，而当前网络中下行业务量占多，上行频谱相对空闲。灵活双工可以在空闲的上行频段发送下行数据以有效提升系统吞吐量。仿真结果表明，随着用来传输下行信号的空闲子帧数目的增加，系统整体吞吐量呈线性增长趋势。而且，由于宏站静默后，小站下行信号受到的干扰降低，当有8个空闲上行子帧可用于下行传输时，系统吞吐量达到之前的2倍。灵活双工应用效果（一）讨论同时同频全双工（一）讨论同时同频全双工上行频段中下行子帧数目下行吞吐量（Mbps）下行吞吐量增益（Mbps）0111.9440.00%1125.77612.36%2139.60824.72%3153.44037.07%4167.27249.42%5181.10461.78%6194.93674.14%7208.76886.49%8222.60098.85%9236.432111.21%不断增大虽然目前灵活双工可能受到法规的限制，但如果能够通过技术手段控制灵活双工对其它系统的干扰，并且灵活双工技术所带来的增益被认可，未来申请法规的改变也未尝不可。灵活双工顺应了当前TDD&FDD融合的趋势，具有很好的业务适配性，不仅适