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文檔簡介
1、5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的蜂窩結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)摘要第四代無線通信系統(tǒng)已經(jīng)或者即將在許多國家部署。然而,隨著無線移動設(shè)備和服務(wù)的激增,仍然有一些挑戰(zhàn)尤其是4G所不能容納的,例如像頻譜危機和高能量消耗。無線系統(tǒng)設(shè)計師們面臨著滿足新型無線應(yīng)用對高數(shù)據(jù)速率和機動性要求的持續(xù)性增長的需求,因此他們已經(jīng)開始研究被期望于2020年后就能部署的第五代無線系統(tǒng)。在這篇文章里面,我們提出一個有內(nèi)門和外門情景之分的潛在的蜂窩結(jié)構(gòu),并且討論了多種可行性關(guān)于5G無線通信系
2、統(tǒng)的技術(shù),比如大量的MIMO技術(shù),節(jié)能通信,認(rèn)知的廣播網(wǎng)絡(luò)和可見光通信。面臨潛在技術(shù)的未知挑戰(zhàn)也被討論了。介紹信息通信技術(shù)(ICT)創(chuàng)新合理的使用對世界經(jīng)濟(jì)的提高變得越來越重要。無線通信網(wǎng)絡(luò)在全球ICT戰(zhàn)略中也許是最挑剔的元素,并且支撐著很多其他的行業(yè),它是世界上成長最快最有活力的行業(yè)之一。歐洲移動天文臺(EMO)報道2010年移動通信業(yè)總計稅收1740億歐元從而超過了航空航天業(yè)和制藥業(yè)。無線技術(shù)的發(fā)展大大提高了人們在商業(yè)運作和社交功能
3、方面通信和生活的能力無線移動通信的顯著成就表現(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新的快速步伐。從1991年二代移動通信系統(tǒng)(2G)的初次登場到2001年三代系統(tǒng)(3G)的首次起飛,無線移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)了從一個純粹的技術(shù)系統(tǒng)到一個能承載大量多媒體內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變。4G無線系統(tǒng)被設(shè)計出來用來滿足IMTA技術(shù)使用IP面向所有服務(wù)的需求。在4G系統(tǒng)中,先進(jìn)的無線接口被用于正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM),多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)和鏈路自適應(yīng)技術(shù)。4G無線網(wǎng)絡(luò)可支持?jǐn)?shù)據(jù)速率
4、可達(dá)1Gbs的低流度,比如流動局域無線訪問,還有速率高達(dá)100Ms的高流速,例如像移動訪問。LTE系統(tǒng)和它的延伸系統(tǒng)LTEA,作為實用的4G系統(tǒng)已經(jīng)在全球于最近期或不久的將來部署。然而,每年仍然有戲劇性增長數(shù)量的用戶支持移動寬頻帶系統(tǒng)。越來越多公司展示了一個運用微波技術(shù)使傳輸率在兩千米的范圍內(nèi)超過1Gbs的無線系統(tǒng)。5G網(wǎng)絡(luò),預(yù)期大約在2020年被標(biāo)準(zhǔn)化,究竟是什么呢?由于現(xiàn)在太早以至于不能確切地定義。廣泛的認(rèn)同是與4G網(wǎng)絡(luò)相比,5G網(wǎng)
5、絡(luò)應(yīng)該達(dá)到1000倍的系統(tǒng)容量,10倍的頻譜利用率、能源利用率和傳輸率(低流動性下最高傳輸率為10Gbs,高流動性下最高傳輸率為1Gbs)還有25倍平均系統(tǒng)吞吐量。5G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)在于連接整個世界以及實現(xiàn)任何人之間(人與人),任何事物之間(人與機器,機器與機器)的無縫的、無處不在的通信,無論他們在哪,無論他們什么時候需要,也無論他們用什么電子設(shè)備服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。這就意味著5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠支持一些4G網(wǎng)絡(luò)所不能支持的特殊情況(例如乘坐高鐵的用戶)
6、。高鐵車速可輕松達(dá)到350到500kmh,然后4G網(wǎng)絡(luò)所能支持通信的情況是250kmh。本篇文章中,我們提出了一個潛在的5G蜂窩結(jié)構(gòu)并且討論有希望的技術(shù)用來部署以便滿足5G的需求。這篇文章剩下的安排如下。我們提出了一個潛在的5G蜂窩結(jié)構(gòu)。我們描述一些可行性的關(guān)鍵技術(shù)可以被5G系統(tǒng)采用。未來的挑戰(zhàn)是顯著的,最終我們會得出結(jié)論。潛在的5G無線蜂窩結(jié)構(gòu)為了解決以上難題并且滿足5G系統(tǒng)的需求,我們需要在蜂窩結(jié)構(gòu)的設(shè)計上做個戲劇性的改變。我們知道
7、無線用戶80%的時間都是待在戶內(nèi),待在戶外的僅僅約有20%。當(dāng)前常見的蜂窩結(jié)構(gòu)通常是為移動用戶在蜂窩通信中間建立一個露天基站,這樣就不用管他們實在戶內(nèi)還是戶外。對于戶內(nèi)用戶與戶外基站間的通信,信號不得不穿過建筑墻,造成很高的穿透損耗,從而顯著損傷無線傳輸?shù)膫鬏斔俾?、頻譜利用率、能源利用率。設(shè)計5G蜂窩結(jié)構(gòu)的中心思想就是分開戶內(nèi)和戶外的情況這樣穿透損耗經(jīng)過建筑墻后可以在某種意義上來說避免掉。這些將會由分布式天線系統(tǒng)(DAS)和大量的MIM
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