通信代际演进
移动通信技术具有代际演进的规律,从1G到5G,约十年一个代际:
信息通信技术的代际发展是由计算机技术、芯片技术、互联网技术、移动通信技术和终端产品技术等共同推进的。
一个通信代际大规模商业化的时期,也是下一个通信代际研发的时期。
从5G商用历程可一窥究竟:
从2G到5G,历经了不同组织的多个标准,最终在5G标准实现一统。
ITU定义的5G八大关键能力
频谱分布
电磁波的分布图:
无线电频率资源分配非常紧张,看看我国对资源的划分:
把图例放大,可以窥见频率紧张是有道理的:
四大运营商频谱资源分布,
全在图里了:
2/3/4/5G组网方式
2/3/4/5G网络架构图:
2G3G
接入网
基站设备拆分成了BBU基带处理单元+RRU视频拉远单元。
核心网
拆分成了CS域(负责语音通话)+PS域(负责数据业务)。
3G4G
接入网
去掉了RNC,减少中间环节。
核心网
基于IP化改造的核心网设备。
4G5G
接入网
RRU与天线合并为AAU。
DU+CU模式。CU可以多种模式灵活部署。
核心网
采用SDN软件定义网络方式,由通用服务器取代了专用服务器。
UPF用户面与核心网拆分部署,UPF可采用多种部署方式下沉。
实现网络切片,提供不需求的专网服务
3/4/5G关键技术
3G
高效信道编码技术
采用了卷积码、Turbo码两种纠错编码
1、在高速率、对译码时延要求不高的数据链路中,使用Turbo码利于纠错;
2、在语音和低速率、译码时延要求高的数据链路及逻辑信道中使用卷积码。
智能天线技术
是雷达系统自适应天线阵在通信系统中的新应用,利用 天线阵列的波束合成和指向,产生多个独立波束,自适应调整方向以跟踪信号变化。
用于减少干扰信号,提高载干比,以增加系统的容量和频谱效率。
多用户检测
通过测量各用户扩频码间的非正交性,用矩阵求逆法或迭代方法消除多用户间的相互干扰。
降低多址干扰,消除远近效应问题,提升系统容量。
功率控制
通过测量各用户扩频码间的非正交性,用矩阵求逆法或迭代方法消除多用户间的相互干扰。
降低多址干扰,消除远近效应问题,提升系统容量。
4G
OFDM 正交频分多路复用
将高速数据流分解成N个并行的低速数据流,在N个子载波上同时进行传输。
OFDM调制的各个子载波间可相互重叠,并保持各子载波间的正交性。
优势:频谱效率高、带宽扩展性强、抗多径衰落。
HARQ 混合自动重传请求
是一种将前向纠错编码(FEC)和自动重传请求(ARQ)相结合而形成的技术。
接收方在解码失败的情况下,保存接收到的数据,并要求发送方重传数据,接收方将重传的数据和先前接收到的数据进行合并后再解码。
MIMO 多入多出
为极大地提高信道容量,在发送端和接收端都使用多根天线,在收发之间构成多个信道的天线系统。
具有极高的频谱利用效率,在对现有频谱资源充分利用的基础上通过利用空间资源来获取可靠性与有效性两方面增益,其代价是增加了发送端与接收端的处理复杂度。
信道调度
对于某一块资源,选择信道传输条件最好的用户进行调度,从而最大化系统吞吐量。
5G
Massive MIMO 大规模天线技术
大量天线为相对较少的用户提供同传服务。
当基站侧天线数远大于用户天线数时,基站到各个用户的信道将趋于正交。用户间干扰将趋于消失。而巨大的阵列增益能提升每个用户的信噪比,从而在相同的时频资源共同调度更多用户。
灵活双工技术
根据上下行业务变化情况动态分配上下行资源,有效提升系统资源利用率。
毫米波通信
毫米波是介于微波与光波之间的电磁波, 通常毫米波频段是指30GHz~300GHz, 相应波长为1mm~10mm。毫米波通信就是指以毫米波作为传输信息的载体而进行的通信。
优点:极宽的带宽、波束窄、方向性好、元件尺寸小
缺点:路损大、绕射差、高速差
The end
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