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1、第五代移动通信的进展及其关键技术 The fifth generation(5G) mobile Communication networks1 15G5G之路之路5G5G需求需求5G5G关键关键提 纲2 2一、一、5G5G之路之路众众所所周周知知，在在近近3030年年的的时时间间内内，全全球球移移动动通通信信已已从从2020世世纪纪8080年年代代的的第第一一代代发发展展到到目目前前的的第第四四代代。我我国国的的移移动动通通信信产产业业经经历历了了全全过过程程，从从第第一一代代的的引引进进、第第二二代代的的跟跟进进、第第三三代代的的参参与与、到到第第四四代代的的自自主主研研发发，力力图图在在
2、第第五五代代达达到到引引领领，得得益益于于国国家家政政策策的大力支持和通信人的不懈努力的大力支持和通信人的不懈努力我国移动通信先后建设了我国移动通信先后建设了9 9张网络：张网络：A A、B B、C C、G G、D D、3G(33G(3张张) )和目前正在大力建设的和目前正在大力建设的TD-LTE(4G)TD-LTE(4G)3 3一、一、5G5G之路之路1G(the first generation)1G(the first generation)： A A网和网和B B网，模拟体制、网，模拟体制、FDMAFDMA，不同用户不同用户同时分配不同频点同时分配不同频点n n由爱立信和摩托罗拉建设，
3、形成了由爱立信和摩托罗拉建设，形成了 A A网和网和 B B网，两张网用户不能互网，两张网用户不能互通，通，A A网地区是北京、天津、上海以及除河北、山东以外的全国各网地区是北京、天津、上海以及除河北、山东以外的全国各地；地；B B网地区是北京、天津、上海、河北、辽宁、江苏、浙江、四网地区是北京、天津、上海、河北、辽宁、江苏、浙江、四川、黑龙江、山东等地。川、黑龙江、山东等地。19961996年年1 1月，月，A A、B B网联网，能在全国网联网，能在全国3030个个省省( (市、自治区市、自治区) )自动漫游，但从自动漫游，但从A A网区到网区到B B网区，需要用户在手机上网区，需要用户在手
4、机上操作转网操作转网(1999(1999年年A A网和网和B B网同时关闭网同时关闭) )4 4一、一、5G5G之路之路2G(the second generation)2G(the second generation)：C C网、网、G G网和网和D D网，数字体制、网，数字体制、T TDMADMA，不，不同用户同频分配不同时隙同用户同频分配不同时隙n nC C网：网：CDMA1XCDMA1X，接通率高、噪声小、发射功率小，能实现移动电话，接通率高、噪声小、发射功率小，能实现移动电话的各种智能业务，电信运营商重组前由中国联通拥有的各种智能业务，电信运营商重组前由中国联通拥有n nG G网：网
5、：GSMGSM， 2020世纪世纪90 90 年代中期开始建设，能提供许多新业务，具年代中期开始建设，能提供许多新业务，具有漫游范围广的特点，称为有漫游范围广的特点，称为“ “全球通全球通” ”。G G 网工作于网工作于900MHz900MHz频段，频段，频带比较窄。随着移动用户的迅猛增长，频带比较窄。随着移动用户的迅猛增长， G G 网已达到容量饱和，为网已达到容量饱和，为此又建设了此又建设了“ “D”D”网网5 5一、一、5G5G之路之路n nD D网：网：DCS1800DCS1800，基本体制与，基本体制与GSM900GSM900系统一致，但工作于系统一致，但工作于1800MHz1800
6、MHz频段，需要用全球通频段，需要用全球通18001800手机。如果使用双频手机，也能在手机。如果使用双频手机，也能在G G网漫网漫游、自动切换。许多城市是游、自动切换。许多城市是 DCS1800DCS1800系统和系统和 GSM900GSM900系统同时覆盖系统同时覆盖一个地区，称为全球通双频系统，其容量能成倍增长一个地区，称为全球通双频系统，其容量能成倍增长n n2.5G2.5G：2G2G到到3G3G的衔接，典型代表有：的衔接，典型代表有：GPRS(General Packet Radio System)GPRS(General Packet Radio System)：提供分组数据交换，
7、采用与提供分组数据交换，采用与G G网相同的频段、带宽、调制模式和网相同的频段、带宽、调制模式和TDMATDMA帧结构，数据传输速率可帧结构，数据传输速率可达达115kbps115kbps，支持随时在线，按流量或时间计费，支持随时在线，按流量或时间计费6 6一、一、5G5G之路之路EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution)EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution)：将将 GPRS GPRS 发挥发挥到极限，可透过无线网络提供宽带多媒体服务，数据传输速率到极限，可透过无线网络提供宽带多媒体服务
8、，数据传输速率可达可达 384kbps384kbps，支持无线多媒体、电子邮件、网络娱乐、视频，支持无线多媒体、电子邮件、网络娱乐、视频会议等会议等WAP(Wireless Application Protocol)WAP(Wireless Application Protocol)：移动通信与互联网结合的移动通信与互联网结合的第一阶段性产物。用户可用手机上网，但要求网站以第一阶段性产物。用户可用手机上网，但要求网站以WML(WML(无无线标记语言线标记语言) )编写，相当于编写，相当于InternetInternet上的上的HTML(HTML(超文件标记语言超文件标记语言) )7 7一、一、
9、5G5G之路之路3G (the third generation)3G (the third generation)： TD-SCDMATD-SCDMA、WCDMAWCDMA、CDMA2000CDMA2000和和WiMAXWiMAX，不同用户同时同频分配不同码字，不同用户同时同频分配不同码字n n可提供丰富的移动多媒体业务，传输速率在高速移动环境可提供丰富的移动多媒体业务，传输速率在高速移动环境 144kb/s144kb/s，步，步行慢速移动环境行慢速移动环境384kb/s384kb/s，静止状态，静止状态2Mb/s2Mb/s。其设计目标是提供比。其设计目标是提供比 2G2G更更大的系统容量、
10、更好的通信质量，能在全球范围内实现无缝漫游，为用大的系统容量、更好的通信质量，能在全球范围内实现无缝漫游，为用户提供话音、数据及多媒体业务，并与户提供话音、数据及多媒体业务，并与2G2G系统兼容。系统兼容。3G3G的主流标准有：的主流标准有：WCDMA(WCDMA(中国联通中国联通) )、CDMA2000(CDMA2000(中国电信中国电信) )与与TD-SCDMA(TD-SCDMA(中国移动中国移动) ) ，我我国国20092009年年1 1月颁发月颁发3 3张张3G3G牌照牌照8 8一、一、5G5G之路之路4G (the fourth generation)4G (the fourth g
11、eneration)： TD-LTETD-LTE和和FDD-LTEFDD-LTE，不同用户分配不同子载，不同用户分配不同子载波组波组n n集集3G3G与与WLANWLAN于一体并能传输高质量视频业务，视频质量与高清电视相于一体并能传输高质量视频业务，视频质量与高清电视相当。当。4G4G系统能提供系统能提供100Mbps100Mbps的下行速率，上行速率也高达的下行速率，上行速率也高达20Mbps20Mbps，能，能满足几乎所有用户对无线服务的要求。满足几乎所有用户对无线服务的要求。我国我国20132013年年1212月向月向3 3家运营商同家运营商同时颁发了时颁发了TD-LTETD-LTE牌照
12、牌照9 9一、一、5G5G之路之路随着随着4G4G的全球商用，针对的全球商用，针对第五代移动通信第五代移动通信 (5G)(5G) 的研究已成为近几年通的研究已成为近几年通信业界共同关注的热点，业界致力于信业界共同关注的热点，业界致力于20202020年全面开展年全面开展5G5G商用商用人们将时间节点瞄准人们将时间节点瞄准20202020年的年的主要原因是：主要原因是：近几年，近几年，移动通信网承载的移动通信网承载的IPIP数据业务年均增幅超过数据业务年均增幅超过100%100%，从从2010 2010 年年的的 3 3 艾字节艾字节 (1(1艾字节艾字节=10=101616字节字节) ) 增长
13、到增长到 2018 2018 年将超过年将超过190190艾字节，预计艾字节，预计 2020 2020 年将超过年将超过 500 500 艾字节艾字节目前需求最大的业务是视频流，但到目前需求最大的业务是视频流，但到20202020年可能会有新的业务形态出现年可能会有新的业务形态出现( (如互动业务如互动业务) )终端数量和数据速率也将持续呈指数增长，预计终端数量和数据速率也将持续呈指数增长，预计20202020年通信终端将达到年通信终端将达到数十亿数十亿 - - 数百亿台数百亿台(D2D(D2D、M2M)M2M)必须发展新的通信技术来应对未来移动通信新的需求必须发展新的通信技术来应对未来移动通
14、信新的需求1010一、一、5G5G之路之路目前全球已有多个目前全球已有多个区域论坛和专项区域论坛和专项提出了提出了5G5G标准的大致轮廓，并开展标准的大致轮廓，并开展相关关键技术研究：相关关键技术研究：欧盟第七框架计划欧盟第七框架计划(FP7)(FP7)专项专项 METISMETIS国际电信联盟国际电信联盟ITU-R 2020ITU-R 2020工作组工作组 英国的英国的5GNOW5GNOW论坛论坛英国的英国的5G5G创新中心创新中心5GIC5GIC中英科学桥计划中的中英科学桥计划中的B4GB4G无线移动通信专项无线移动通信专项中国的中国的IMT-2020(5G)IMT-2020(5G)111
15、1一、一、5G5G之路之路日本电波产业协会的日本电波产业协会的2020 and Beyond Ad Hoc2020 and Beyond Ad Hoc论坛论坛韩国的韩国的5G5G论坛论坛欧洲电信标准化组织设立的下一代移动网络论坛欧洲电信标准化组织设立的下一代移动网络论坛(NGMN)(NGMN)无线世界研究论坛无线世界研究论坛(WWRF)(WWRF)3GPP3GPP组织虽然在组织虽然在 LTE Rel-12 LTE Rel-12 版本中已涉及到诸如版本中已涉及到诸如Massive MIMOMassive MIMO等等5G5G候选技术研究，但针对候选技术研究，但针对5G5G标准化工作尚无时间表，拟
16、计划成立标准化工作尚无时间表，拟计划成立5GPP5GPP工作组开展工作工作组开展工作在企业界，爱立信、诺基亚、三星、华为、大唐电信、阿尔卡特在企业界，爱立信、诺基亚、三星、华为、大唐电信、阿尔卡特朗讯、中国移动、朗讯、中国移动、DoCoMoDoCoMo等先后发布了等先后发布了5G5G白皮书和研究报告白皮书和研究报告1212一、一、5G5G之路之路20142014年年2 2月，国际电信联盟无线通信部门月，国际电信联盟无线通信部门(ITU-R)(ITU-R)的的WP5DWP5D移动通信移动通信系统工作组在越南召开了第系统工作组在越南召开了第1818次会议，中国、欧洲、韩国、日本等国次会议，中国、欧
17、洲、韩国、日本等国家和地区提出了各自的家和地区提出了各自的5G5G构想构想ITU-RITU-R将在今年的世界无线电通信大会将在今年的世界无线电通信大会WRC-15WRC-15上确定上确定5G5G蓝图，在蓝图，在20182018年的世界无线电通信大会年的世界无线电通信大会WRC-18WRC-18上决定上决定5G5G频率，在频率，在2015-2015-20182018年前后正式确立年前后正式确立5G5G移动通信国际标准和核心技术移动通信国际标准和核心技术1313一、一、5G5G之路之路20152015年年5 5月月2929日，中国日，中国 IMT-2020(5G)IMT-2020(5G)推进组在北
18、京召开了第三届推进组在北京召开了第三届IMT-IMT-2020(5G)2020(5G)峰会，发布中国峰会，发布中国5G5G无线技术架构无线技术架构和和5G5G网络技术架构网络技术架构白皮书白皮书 ，包含的，包含的5G5G关键技术有关键技术有Filtered-OFDMFiltered-OFDM（可变子载波（可变子载波OFDMOFDM）、）、稀疏码多址（稀疏码多址（SCMASCMA）、极化编码（）、极化编码（PolarCodePolarCode）、）、MassiveMIMOMassiveMIMO、网络功能虚拟化网络功能虚拟化( ( NetworkFunctionVirtualization)Net
19、workFunctionVirtualization)、网络分片、控制、网络分片、控制功能重构等功能重构等 1414一、一、5G5G之路之路未来的无线通信需要实现三大突破：未来的无线通信需要实现三大突破：构建协同异构融合的无线网络架构构建协同异构融合的无线网络架构1515一、一、5G5G之路之路发展面向不同需求的多种接入手段发展面向不同需求的多种接入手段2G2G、3G3G、4G4G、WiFiWiFi接入接入蜂窝、短距离、室内、室外接入蜂窝、短距离、室内、室外接入超短波、微波、毫米波、可见光超短波、微波、毫米波、可见光集中式和分布式接入集中式和分布式接入授权、免申请频谱接入授权、免申请频谱接入1
20、616一、一、5G5G之路之路建立以业务为驱动的信息传输模式：建立以业务为驱动的信息传输模式：不同业务采用不同传输技术，实现不同业务采用不同传输技术，实现信源与信道的跨层匹配、认知和自适应，增强传输能力信源与信道的跨层匹配、认知和自适应，增强传输能力1717一、一、5G5G之路之路尽尽管管目目前前5G5G尚尚未未形形成成标标准准，需需求求指指标标尚尚不不明明确确，基基础础理理论论也也不不完完善善，关关键技术有待攻克，但公认键技术有待攻克，但公认5G5G的核心技术至少应包括：的核心技术至少应包括：高密度异构网络高密度异构网络 (ultra-densification HetNets)(ultra
21、-densification HetNets) 大规模大规模MIMOMIMO (massive multiple-input multiple-output) (massive multiple-input multiple-output)同时同频同时同频全双工通信全双工通信 (all-duplex communication)(all-duplex communication)毫米波、可见光传输毫米波、可见光传输 (mmWave transmission, VLT)(mmWave transmission, VLT)此此外外，还还包包括括传传输输波波形形设设计计、网网络络架架构构虚虚拟拟化化
22、、频频谱谱效效率率和和能能量量效效率率提提升技术升技术等等1818二、二、5G5G需求需求研究和部署研究和部署5G5G移动通信网络，首先需要明确移动通信网络，首先需要明确5G5G的需求是什么？的需求是什么？5G5G的的工程需求工程需求主要包括数据速率、频谱效率、能量效率、传输时延、可主要包括数据速率、频谱效率、能量效率、传输时延、可靠性等靠性等 数据速率数据速率总数据速率或区域容量：至少是总数据速率或区域容量：至少是4G4G的的10001000倍倍边缘速率或边缘速率或5%5%速率：至少是速率：至少是4G4G的的100100倍，即用户体验速率为倍，即用户体验速率为0.1-1Gbps0.1-1Gb
23、ps，足以满足高清视频流的传输服务要求足以满足高清视频流的传输服务要求峰值速率：网络能提供的最大数据速率为数十峰值速率：网络能提供的最大数据速率为数十GbpsGbps1919二、二、5G5G需求需求传输时延传输时延4G4G系统的往返时延是系统的往返时延是15ms (15ms (子帧时长子帧时长 1ms1ms，含数据、资源分配和接入控，含数据、资源分配和接入控制等开销制等开销) )，该时延能满足目前大多数业务的传输要求，但，该时延能满足目前大多数业务的传输要求，但 5G 5G 系统支持系统支持的业务包括互动游戏、新的触屏业务、虚拟现实的业务包括互动游戏、新的触屏业务、虚拟现实(Google(Go
24、ogle眼镜、穿戴式计眼镜、穿戴式计算机算机) )、D2DD2D等，要求往返时延是等，要求往返时延是 1ms1ms。为此，需要减小子帧时长，并改。为此，需要减小子帧时长，并改进相关协议和核心网架构进相关协议和核心网架构资源效率资源效率频谱效率：提高频谱效率：提高5-155-15倍倍能量效率：提高能量效率：提高100100倍倍成本价格：下降成本价格：下降100100倍倍2020二、二、5G5G需求需求其他支持能力其他支持能力支持不同类型大量终端设备的并发接入支持不同类型大量终端设备的并发接入支持支持1 1百万百万/km/km2 2的连接数密度的连接数密度数十数十Tbps/kmTbps/km2 2
25、的流量密度的流量密度500km/hr500km/hr以上的移动性以上的移动性2121二、二、5G5G需求需求性能指标性能指标取值取值用户体验速率0.1-1Gbps连接数密度时延数ms移动性500km/h峰值移动速率数十Gbps流量密度效率指标效率指标改善倍数改善倍数频谱效率频谱效率频谱效率频谱效率5-155-15倍倍倍倍能量效率能量效率能量效率能量效率100100倍倍倍倍成本效率成本效率成本效率成本效率100100倍倍倍倍2222三、三、5G5G关键关键蜂窝网络总容量：蜂窝网络总容量：减减小小单单小小区区覆覆盖盖区区域域，提提高高频频谱谱复复用用度度( (宏宏蜂蜂窝窝、小小蜂蜂窝窝、微微蜂蜂窝
26、窝、中中继继站、飞蜂窝异构网络分层重叠部署站、飞蜂窝异构网络分层重叠部署) )充充分分利利用用空空间间资资源源，增增加加物物理理传传输输信信道道规规模模( (如如大大规规模模MIMOMIMO技技术术、空空间间调制技术、协同调制技术、协同MIMOMIMO技术、分布式天线系统、干扰管理机制等技术、分布式天线系统、干扰管理机制等) )利利用用各各种种途途径径寻寻求求可可用用频频谱谱资资源源( (如如认认知知无无线线电电、毫毫米米波波通通信信、可可见见光光通通信等信等) )进一步提高频谱效率进一步提高频谱效率( (如高阶调制、自适应调制编码如高阶调制、自适应调制编码) )2323三、三、5G5G关键关
27、键高密度异构网络高密度异构网络n n密集部署异构网络，利用更高的频谱复用度来提高频谱效率和系统容量密集部署异构网络，利用更高的频谱复用度来提高频谱效率和系统容量n n减小蜂窝尺寸能提高网络容量，如在减小蜂窝尺寸能提高网络容量，如在 1G 1G 系统中，单蜂窝覆盖区域达到系统中，单蜂窝覆盖区域达到数百平方公里，随着用户数的增加，系统容量需求越来越大，已逐渐将数百平方公里，随着用户数的增加，系统容量需求越来越大，已逐渐将单蜂窝覆盖区域缩小为几平方公里单蜂窝覆盖区域缩小为几平方公里n n广泛部署的皮蜂窝广泛部署的皮蜂窝 (picocell) (picocell) 蜂窝半径小于蜂窝半径小于100100
28、米；飞蜂窝米；飞蜂窝 (femtocell) (femtocell) 蜂蜂窝半径只有窝半径只有20 20 多米；分布式天线系统多米；分布式天线系统 (DAS)(DAS)类似于皮蜂窝，不同天线组类似于皮蜂窝，不同天线组覆盖不同区域，但集中执行基带处理，共用覆盖不同区域，但集中执行基带处理，共用IDID2424三、三、5G5G关键关键n n缩小蜂窝尺寸的好处：缩小蜂窝尺寸的好处：提高频率复用度提高频率复用度减少用户接入冲突减少用户接入冲突随着通信距离缩短，路径损耗降低，功耗降低，能效提高、电磁污随着通信距离缩短，路径损耗降低，功耗降低，能效提高、电磁污染减小染减小极端情况下，一个基站只为一个终端提
29、供接入服务，资源管理和回极端情况下，一个基站只为一个终端提供接入服务，资源管理和回程连接非常简单程连接非常简单n n缺点是缺点是建网成本增大；蜂窝结构复杂；移动切换频繁；异构多网混建网成本增大；蜂窝结构复杂；移动切换频繁；异构多网混叠，干扰协调压力大等叠，干扰协调压力大等2525三、三、5G5G关键关键n n高密度部署异构网络面临的高密度部署异构网络面临的技术挑战技术挑战包括：包括：如何设计高密度异构多网体系架构和共存协调机制，在获得频谱如何设计高密度异构多网体系架构和共存协调机制，在获得频谱效率、能量效率、系统容量提升的同时，避免网间干扰？效率、能量效率、系统容量提升的同时，避免网间干扰？如
30、何设计新型的无线接入技术，优化边缘数据速率？如何设计新型的无线接入技术，优化边缘数据速率？如何支持用户高速业务和高移动性需求？如何支持用户高速业务和高移动性需求？如何降低组网、运维和回程如何降低组网、运维和回程(backhaul)(backhaul)链路成本？链路成本？2626中国提出的蜂窝网络架构中国提出的蜂窝网络架构n n统计表明：无线用户在室内的时间约占统计表明：无线用户在室内的时间约占 80%80%，在室外的时间仅占，在室外的时间仅占 20%20%，而，而目前的蜂窝通信网络是在小区中心部署一个室外基站，与移动用户进行通目前的蜂窝通信网络是在小区中心部署一个室外基站，与移动用户进行通信，
31、无论该用户是位于室内，还是室外。室内用户与室外基站通信，电波信，无论该用户是位于室内，还是室外。室内用户与室外基站通信，电波必须穿透建筑物外墙，会产生严重的必须穿透建筑物外墙，会产生严重的穿透损耗，穿透损耗，从而降低无线传输的数据从而降低无线传输的数据速率、频谱效率和能量效率速率、频谱效率和能量效率n n中国提出的中国提出的 5G 5G 蜂窝架构的蜂窝架构的基本思想：基本思想：将室内和室外分离，以避免建筑物将室内和室外分离，以避免建筑物墙体造成的穿透损耗墙体造成的穿透损耗采用分布式天线系统采用分布式天线系统 (DAS) (DAS) ，围绕小区在不同空间位置分布部署数十至数，围绕小区在不同空间位
32、置分布部署数十至数百根天线单元，这些天线单元通过光纤接至基站设备，提供强大的天线增百根天线单元，这些天线单元通过光纤接至基站设备，提供强大的天线增益益( (分布部署、集中处理分布部署、集中处理) )2727中国提出的蜂窝网络架构中国提出的蜂窝网络架构n n室外用户仅配置少量天线单元，通过彼此协作，形成虚拟大规模室外用户仅配置少量天线单元，通过彼此协作，形成虚拟大规模 MIMO MIMO 链路链路(cooperative communication)(cooperative communication)n n室外基站配置大规模室外基站配置大规模MIMO (massive MIMO) MIMO (
33、massive MIMO) 系统，并在每座建筑物的外系统，并在每座建筑物的外墙也安装大规模天线阵列，用于与室外基站或分布式天线系统通信，这墙也安装大规模天线阵列，用于与室外基站或分布式天线系统通信，这些大规模天线阵列通过电缆与室内些大规模天线阵列通过电缆与室内无线接入点无线接入点(WAP)(WAP)连接连接2828中国提出的蜂窝网络架构中国提出的蜂窝网络架构n n基于该架构，室内用户仅需利用室内部署的基于该架构，室内用户仅需利用室内部署的WAPWAP实施通信，而实施通信，而WAPWAP与建与建筑物外墙上安装的大规模阵列天线连接，通过与室外基站通信，实现全筑物外墙上安装的大规模阵列天线连接，通过
34、与室外基站通信，实现全网用户互联互通网用户互联互通n n室内通信采用室内通信采用短程通信短程通信技术提供高的数据速率，如技术提供高的数据速率，如WiFiWiFi、FemtocellFemtocell、超、超宽带宽带(UWB)(UWB)、毫米波和可见光通信、毫米波和可见光通信(VLC)(VLC)等等n n毫米波通信和可见光通信由于频率高，穿毫米波通信和可见光通信由于频率高，穿透能力差，空气、雨雾、气压等自然环境透能力差，空气、雨雾、气压等自然环境因素均会对其形成吸收和散射，无法用于因素均会对其形成吸收和散射，无法用于室外远距离通信，但其具有的高带宽却可室外远距离通信，但其具有的高带宽却可对室内用
35、户提供短距离高速数据传输对室内用户提供短距离高速数据传输2929中国提出的蜂窝网络架构中国提出的蜂窝网络架构n n该蜂窝网络架构是异构的：该蜂窝网络架构是异构的：宏蜂窝、微蜂窝、小蜂窝、中继站等宏蜂窝、微蜂窝、小蜂窝、中继站等n n为满足高速运动车辆为满足高速运动车辆( (如高铁、动车如高铁、动车) )内用户的通信需求，在网络架构中内用户的通信需求，在网络架构中引入新的网元引入新的网元移动飞蜂窝移动飞蜂窝 (MFemtocell)(MFemtocell)n n移动飞蜂窝移动飞蜂窝融合了移动中继和飞蜂窝的特点，部署在车厢箱体内部，为融合了移动中继和飞蜂窝的特点，部署在车厢箱体内部，为车内用户提供
36、通信服务，而大规模天线部署在厢体外部与室外基站实施车内用户提供通信服务，而大规模天线部署在厢体外部与室外基站实施通信，大规模天线系统再通过电缆与车厢内的飞蜂窝接入点连接，移动通信，大规模天线系统再通过电缆与车厢内的飞蜂窝接入点连接，移动飞蜂窝可看成是室外基站的一个用户单元，而移动飞蜂窝的接入点又可飞蜂窝可看成是室外基站的一个用户单元，而移动飞蜂窝的接入点又可看成是车厢箱内用户的归属基站看成是车厢箱内用户的归属基站n n特点：特点：短期内基础实施建设成本高，但从长远考虑，却能有效改善蜂窝短期内基础实施建设成本高，但从长远考虑，却能有效改善蜂窝平均吞吐量、频谱效率、能量效率和数据速率平均吞吐量、频
37、谱效率、能量效率和数据速率3030日本提出的蜂窝网络架构日本提出的蜂窝网络架构n n幻影蜂窝幻影蜂窝(Phantom Cell)(Phantom Cell)：将宏蜂窝和小蜂窝重叠部署，利用低频段提供将宏蜂窝和小蜂窝重叠部署，利用低频段提供宽覆盖范围和控制信令交互，并支持移动性，而利用高频段为小蜂窝提宽覆盖范围和控制信令交互，并支持移动性，而利用高频段为小蜂窝提供数据通信，即利用供数据通信，即利用SHFSHF频段频段(3-30GHz) (3-30GHz) 和和EHFEHF频段频段(30GHz(30GHz以上以上) ) 构建小蜂构建小蜂窝，配置在地铁及公交车等移动体上形成窝，配置在地铁及公交车等移
38、动体上形成“ “移动蜂窝小区移动蜂窝小区” ”或部署在无或部署在无线热点地区，根据用户的移动性和各蜂窝小区的需求分配无线资源线热点地区，根据用户的移动性和各蜂窝小区的需求分配无线资源3131日本提出的蜂窝网络架构日本提出的蜂窝网络架构n n幻影蜂窝用到大量新技术：幻影蜂窝用到大量新技术：n n非正交多址非正交多址 (NOMA) (NOMA) 接入技术：将一个时频资源块分配给多个用户，可接入技术：将一个时频资源块分配给多个用户，可使无线接入宏蜂窝的总吞吐量提高使无线接入宏蜂窝的总吞吐量提高50% (50% (在宏蜂窝中采用在宏蜂窝中采用) )n n在在 SHFSHF的低段的低段 (6GHz(6G
39、Hz以下以下) )部署的小蜂窝采用区域重叠和部署的小蜂窝采用区域重叠和协作传输多点传协作传输多点传输输(CoMP)(CoMP)抑制相互干扰，而在抑制相互干扰，而在 SHFSHF的高段的高段 (6-30GHz)(6-30GHz)和和EHFEHF频段部署的小频段部署的小蜂窝采用大规模蜂窝采用大规模MIMOMIMO技术，为多个数据流分别形成定向波束技术，为多个数据流分别形成定向波束n nCoMPCoMP是是 LTE-ALTE-A系统的核心技术之一，其基本思想是利用不同小区的多个系统的核心技术之一，其基本思想是利用不同小区的多个基站协同发送一个终端用户数据或联合接收一个终端用户数据，在提升基站协同发送
40、一个终端用户数据或联合接收一个终端用户数据，在提升小区边缘用户频谱效率的同时，降低协作小区间干扰小区边缘用户频谱效率的同时，降低协作小区间干扰3232METISMETIS提出的蜂窝网络架构提出的蜂窝网络架构n nMETIS METIS 尚未提出完整的尚未提出完整的 5G5G蜂窝网络架构，但围绕需求分析、架构设计和蜂窝网络架构，但围绕需求分析、架构设计和关键技术做了大量研究。关键技术做了大量研究。5G5G以提升用户体验为目标，应加强多种技术整以提升用户体验为目标，应加强多种技术整合，如将宏蜂窝、微蜂窝、热点小基站以及合，如将宏蜂窝、微蜂窝、热点小基站以及 WiFiWiFi等多种网络融合，为不等多
41、种网络融合，为不同场景的用户提供最佳服务。除了通过提高无线传输能力承载更高数据同场景的用户提供最佳服务。除了通过提高无线传输能力承载更高数据速率外，其网络架构应是分布式、扁平化的，以消除网络流量瓶颈和传速率外，其网络架构应是分布式、扁平化的，以消除网络流量瓶颈和传输时延，并符合移动互联网业务特征输时延，并符合移动互联网业务特征METIS: Mobile and wireless communica-tions Enablers for the Twenty-twenty In-formation Society是由欧盟第七框架资助的一个研究计划联盟，致力于研究5G移动通信的相关技术和标准 33
42、33未来网络形态和趋势未来网络形态和趋势n n基于云组网技术：基于云组网技术：将数据中心置于云平台上，能在任意地点和各种终端将数据中心置于云平台上，能在任意地点和各种终端方便获取，涉及两个关键技术：方便获取，涉及两个关键技术：网络功能虚拟化网络功能虚拟化(NFV)(NFV)：网络功能从传统的与硬件设备绑定改变为基于云网络功能从传统的与硬件设备绑定改变为基于云计算的数据中心架构，既可在核心网实现，也可在接入网实现，如构建计算的数据中心架构，既可在核心网实现，也可在接入网实现，如构建云接入网云接入网(cloud-RAN)(cloud-RAN) 软件定义网络软件定义网络(SDN)(SDN)：将控制面
43、和数据面分离，其关键包括：将控制面和数据面分离，其关键包括：1)1)如何为控如何为控制面和数据面实体之间提供一种开放接口；制面和数据面实体之间提供一种开放接口；2)2)外部应用如何调用和控制外部应用如何调用和控制网络实体网络实体 n n利用这两项技术可实现移动通信网络革命性改变利用这两项技术可实现移动通信网络革命性改变3434未来网络形态和趋势未来网络形态和趋势n n融入融入“ “人人” ”的网络（的网络（Everything-in-the-loopEverything-in-the-loop）n n用户行为与需求成为网络的一部分，并影响和改变网络形态和信用户行为与需求成为网络的一部分，并影响
44、和改变网络形态和信息传递息传递n n“ “群落化群落化” ”网络结构网络结构n n根据用户行为与需求，网络构成一个个类似生物学上的群落，形根据用户行为与需求，网络构成一个个类似生物学上的群落，形成逻辑群落，逻辑群落中具有频繁的信息交互成逻辑群落，逻辑群落中具有频繁的信息交互n n“ “联邦联邦” ”自治式网络自治式网络n n固定的物理位置固定的物理位置( (如写字楼、商场如写字楼、商场) )或相对位置或相对位置( (如车联网如车联网) )形成物理形成物理群落，物理群落具有一定的自主管控能力群落，物理群落具有一定的自主管控能力3535大规模大规模MIMOMIMO技术技术n nMIMOMIMO：在
45、收发两端均配置多个天线单元，通过增加天线数量，获得更在收发两端均配置多个天线单元，通过增加天线数量，获得更大的信道自由度大的信道自由度( (除时域和频域外，增加大量空域自由度除时域和频域外，增加大量空域自由度) )。 MIMOMIMO技术技术是上世纪是上世纪9090年代末的研究成果，年代末的研究成果，20062006年率先用于年率先用于WiFiWiFi，随后也用于，随后也用于3G3G系系统统(WiMAX)(WiMAX)n n如果阵元间距满足要求，通过交叉极化和角度配置，能保证信道矩阵统如果阵元间距满足要求，通过交叉极化和角度配置，能保证信道矩阵统计独立，利用空间维度能实现计独立，利用空间维度能
46、实现复用和分集，复用和分集，支持高速数据传输支持高速数据传输n nMIMOMIMO系统能有效改善传输可靠性、频谱效率和能量效率系统能有效改善传输可靠性、频谱效率和能量效率3636大规模大规模MIMOMIMO技术技术n n在在IEEE802.11nIEEE802.11n中，天线配置最多为中，天线配置最多为4 4发发4 4收收n nIEEE 802.11acIEEE 802.11ac和和LTE-ALTE-A中，天线配置最多为中，天线配置最多为8 8发发8 8收收n n在实际应用中，由于移动终端体积、重量、功耗等限制，一般配在实际应用中，由于移动终端体积、重量、功耗等限制，一般配置置1-21-2根天
47、线根天线n n在单用户在单用户MIMO(SU-MIMO)MIMO(SU-MIMO)系统中，天线数受限于终端，而在多用系统中，天线数受限于终端，而在多用户户MIMO (MU-MIMO) MIMO (MU-MIMO) 系统中，可将多个用户系统中，可将多个用户终端天线组合，终端天线组合，克服克服天线数受限的瓶颈；在协作多点天线数受限的瓶颈；在协作多点 (CoMP)(CoMP)系统中，也可通过多个系统中，也可通过多个基基站协作站协作构建构建MIMOMIMO系统系统3737大规模大规模MIMOMIMO技术技术大大规规模模MIMOMIMO(massive (massive MIMO, MIMO, larg
48、e-scale large-scale MIMO)MIMO)：收收发发两两端端配配置置多多根根天天线线，特特别别是是在在基基站站侧侧配配置置大大量量天天线线单单元元，获获得得空空间间自自由由度度(DoF)(DoF)，既既能能实实现现小小区区内内空空间间复复用用(intra-cell (intra-cell spatial spatial multiplexing)multiplexing)，也也能能实实现现小小区区间间干干扰扰抑抑制制(inter-cell interference mitigation)(inter-cell interference mitigation)，提高频谱效率和能
49、量效率，提高频谱效率和能量效率3838大规模大规模MIMOMIMO技术技术大规模大规模MIMOMIMO技术优势：技术优势：提高系统容量、频谱效率和能量效率：提高系统容量、频谱效率和能量效率：大量基站天线能提供丰富的空间大量基站天线能提供丰富的空间自由度，支持自由度，支持空分多址，空分多址，基站能利用相同的时频资源为数十个移动终端基站能利用相同的时频资源为数十个移动终端提供接入服务；利用提供接入服务；利用波束形成波束形成技术使发送信号具有良好的技术使发送信号具有良好的指向性，指向性，空间空间干扰小；利用天线增益降低发射功率、提高系统能效、减小电磁污染干扰小；利用天线增益降低发射功率、提高系统能效
50、、减小电磁污染降低硬件成本，提高系统鲁棒性：降低硬件成本，提高系统鲁棒性：大规模大规模 MIMOMIMO总发射功率固定，单根总发射功率固定，单根天线的发射功率很小，选用低成本功放即可满足要求；由于基站天线数天线的发射功率很小，选用低成本功放即可满足要求；由于基站天线数量大，部分阵元故障不会对通信性能造成严重影响量大，部分阵元故障不会对通信性能造成严重影响3939大规模大规模MIMOMIMO技术技术提提高高数数据据传传输输可可靠靠性性：波波束束形形成成( (下下行行预预编编码码) )获获得得的的电电波波空空间间指指向向性性能能抑制多径效应、阴影效应造成的衰落，降低数据传输差错率抑制多径效应、阴影
51、效应造成的衰落，降低数据传输差错率简化多址接入协议：简化多址接入协议：基于大规模基于大规模MIMO + OFDMAMIMO + OFDMA，子载波信道增益基本，子载波信道增益基本相同，可省略资源调度，减少控制开销；支持相同，可省略资源调度，减少控制开销；支持NOMANOMA，基站利用相同的，基站利用相同的时频资源为特定用户发送分离信号时频资源为特定用户发送分离信号4040大规模大规模MIMOMIMO技术技术n n设计大规模设计大规模MIMOMIMO系统面临的挑战：系统面临的挑战：基站部署大量天线单元，如何降低下行链路信道状态信息估计开销基站部署大量天线单元，如何降低下行链路信道状态信息估计开销
52、(TDD, (TDD, 信道互易性；信道互易性；FDD, FDD, 反馈机制反馈机制) ) ？大规模大规模MIMOMIMO系统的信道响应矩阵各元素不一定是独立同分布的，即存系统的信道响应矩阵各元素不一定是独立同分布的，即存在相关性和互耦效应在相关性和互耦效应(MC)(MC)，会降低信道容量，且相关信道传输不支持最，会降低信道容量，且相关信道传输不支持最大比合并大比合并(MRC)(MRC)和最大比发送和最大比发送(MRT)(MRT)，如何解决？，如何解决？在多小区大规模在多小区大规模MIMOMIMO系统中，小区间导频复用会产生系统中，小区间导频复用会产生导频污染，导频污染，如何如何解决？解决？(
53、 (设计高效、合理的导频分配机制设计高效、合理的导频分配机制) )如何构建如何构建信道模型？信道模型？( (非平稳、三维、衰落非平稳、三维、衰落) )如何设计如何设计阵列结构？阵列结构？( (共形天线设计共形天线设计) )二维波束形成算法：二维波束形成算法：水平面方位角和垂直面俯仰角形成三维定向波束水平面方位角和垂直面俯仰角形成三维定向波束4141空间调制空间调制(SM)(SM)n n设计设计 MIMO MIMO 系统的难点：一是信道间干扰系统的难点：一是信道间干扰( (相关、互耦相关、互耦) )问题；二是天线问题；二是天线间同步问题；三是大量无线链路造成的体积、成本和功耗问题间同步问题；三是
54、大量无线链路造成的体积、成本和功耗问题n n空间调制空间调制 (spatial modulation)(spatial modulation) ：一种新的一种新的 MIMO MIMO 技术，利用天线阵列的技术，利用天线阵列的每根天线空间位置发送部分已编码数据，即发送信号包括每根天线空间位置发送部分已编码数据，即发送信号包括信号星座图信号星座图和和天线位置星座图，天线位置星座图，通过空间复用，提高数据速率。通过空间复用，提高数据速率。SM SM 既具有较低的实既具有较低的实现复杂度，又不降低系统性能现复杂度，又不降低系统性能n nSMSM利用简单的调制和编码机制就能实现低复杂度的收发信机设计和高
55、效利用简单的调制和编码机制就能实现低复杂度的收发信机设计和高效的频谱效率的频谱效率4242空间调制空间调制(SM)(SM)n n空间调制原理：空间调制原理：将信息比特映射到两个信息载体单元中，一个信息载体将信息比特映射到两个信息载体单元中，一个信息载体单元是在数字星座图中选取的数字调制符号，另一个信息载体单元是由单元是在数字星座图中选取的数字调制符号，另一个信息载体单元是由发送天线组成的空间星座图中选择的发送天线序号发送天线组成的空间星座图中选择的发送天线序号n n任何时隙只有一根发射天线处于激活状态：无信道间干扰、无需天线间任何时隙只有一根发射天线处于激活状态：无信道间干扰、无需天线间同步，
56、只需一个射频链路同步，只需一个射频链路n n通过建立天线位置与传输比特之间的对应关系，通过建立天线位置与传输比特之间的对应关系，利用阵元位置承载信息利用阵元位置承载信息4343空间调制空间调制(SM)(SM)n n将发送信号流按照将发送信号流按照 比特分组，比特分组，N Nt t为发射天线数，为发射天线数，MM为信号为信号星座图中的点数星座图中的点数( (与调制方式有关与调制方式有关) )n n每组比特由每组比特由SMSM映射器分为两部分：映射器分为两部分： 和和 ，分别用来选择发射天，分别用来选择发射天线空间位置和数字星座图中的符号，在被选天线执行数据发送的时隙其线空间位置和数字星座图中的符
57、号，在被选天线执行数据发送的时隙其他天线处于静默状态他天线处于静默状态4444同时同频全双工通信同时同频全双工通信n n在传统的无线通信系统中，由于存在干扰，在相同频段同时进行接收和在传统的无线通信系统中，由于存在干扰，在相同频段同时进行接收和发送是不可能的，即电台在相同信道上只能工作于半双工模式，要么发发送是不可能的，即电台在相同信道上只能工作于半双工模式，要么发送，要么接收，不能同时收发送，要么接收，不能同时收发n n为何同时同频全双工通信困难？主要原因是当电台发送信号时，其自身为何同时同频全双工通信困难？主要原因是当电台发送信号时，其自身接收单元能收到部分信号功率，由于收发单元之间距离很
58、近，这部分自接收单元能收到部分信号功率，由于收发单元之间距离很近，这部分自干扰功率会比期望接收信号功率强得多干扰功率会比期望接收信号功率强得多 ( ( 高高100dB100dB以上以上) ) ，为了避免自干，为了避免自干扰，电台只能在同一信道上工作于半双工状态，无法同时收发扰，电台只能在同一信道上工作于半双工状态，无法同时收发4545同时同频全双工通信同时同频全双工通信n n利用自干扰抵消技术，利用自干扰抵消技术，StanfordStanford大学和大学和RiceRice大学设计了一种带内全双工通大学设计了一种带内全双工通信系统信系统n n全双工通信的好处：全双工通信的好处：增加链路容量增加
59、链路容量频谱虚拟化频谱虚拟化任意分双工任意分双工新型中继方案新型中继方案简化干扰协调简化干扰协调4646毫米波和可见光通信毫米波和可见光通信n n关于毫米波通信：关于毫米波通信：毫米波频段位于毫米波频段位于30-300GHz30-300GHz范围，范围，20-30GHz20-30GHz频段的传播频段的传播特性相对较好特性相对较好n n毫米波频段一直未用于移动通信的主要原因是：该频段传播特性差，路毫米波频段一直未用于移动通信的主要原因是：该频段传播特性差，路径损失严重，受环境、气候、温度、湿度、气压等影响大，绕射能力和径损失严重，受环境、气候、温度、湿度、气压等影响大，绕射能力和穿透能力差，加之
60、严重的相位噪声和昂贵的器件成本，该频段仅用于超穿透能力差，加之严重的相位噪声和昂贵的器件成本，该频段仅用于超短距离无线传输，如在短距离无线传输，如在60GHz60GHz频段构建高速频段构建高速WiFiWiGiGWiFiWiGiG，在，在28, 38, 71-28, 38, 71-7676和和80-86GHz80-86GHz频段构建超短距离固定无线通信系统等频段构建超短距离固定无线通信系统等n n但随着半导体技术和工艺的发展和成熟，器件成本和功耗大幅降低，充但随着半导体技术和工艺的发展和成熟，器件成本和功耗大幅降低，充分利用毫米波频段的主要障碍仅剩下传播特性问题，通过探寻有效的传分利用毫米波频段
61、的主要障碍仅剩下传播特性问题，通过探寻有效的传输技术也能逐渐克服输技术也能逐渐克服4747毫米波和可见光通信毫米波和可见光通信n n路径损失：路径损失：大尺寸传播模型大尺寸传播模型(Friis(Friis公式公式) )n n传输距离不变，频率升高传输距离不变，频率升高1010倍倍( (如从如从3GHz3GHz升高至升高至30GHz)30GHz)，路径损失增大，路径损失增大20dB20dBn n此外，受气压、雨雾等影响，毫米波频段还会有此外，受气压、雨雾等影响，毫米波频段还会有15dB/km15dB/km的额外损失。的额外损失。缺点缺点是传输距离进一步缩短，是传输距离进一步缩短，优点优点是在高密
62、度异构组网时，可降低对隔是在高密度异构组网时，可降低对隔离度的要求离度的要求4848毫米波和可见光通信毫米波和可见光通信n n遮挡阻塞：遮挡阻塞：毫米波的反射和绕射能力差，传输环境中存在阻碍物遮挡时毫米波的反射和绕射能力差，传输环境中存在阻碍物遮挡时会形成阻塞，必须基于会形成阻塞，必须基于LOSLOS传输传输 n n实测结果表明：在实测结果表明：在LOSLOS传输条件下，收发间距离增加传输条件下，收发间距离增加1010倍，路径损失增加倍，路径损失增加20dB20dB，而在，而在NLOSNLOS传输条件下，收发间距离增加传输条件下，收发间距离增加1010倍，路径损失高达倍，路径损失高达40dB4
63、0dB，且还有，且还有15-40dB15-40dB的附加阻塞损失的附加阻塞损失 n n斯坦福大学提出的毫米波路径损失模型斯坦福大学提出的毫米波路径损失模型4949毫米波和可见光通信毫米波和可见光通信n n可见光通信：可见光通信：用用LEDLED作为信号发射器，用本征光电二极管作为信号发射器，用本征光电二极管(PD)(PD)或雪崩光电或雪崩光电二极管二极管(APD)(APD)作为信号接收器作为信号接收器n n可见光通信既可用作照明，也可同时用于提供宽带无线通信连接可见光通信既可用作照明，也可同时用于提供宽带无线通信连接n n信息由光功率承载，信息由光功率承载，OFDMOFDM光调制在发端基于光调
64、制在发端基于强度调制强度调制(IM)(IM)，在收端采用，在收端采用直接检测直接检测(DD)(DD)n n试验表明：单只试验表明：单只LEDLED就能提供就能提供3.5Gbps3.5Gbps的数据速率。由于可见光波长较传的数据速率。由于可见光波长较传输距离小得多，所以可见光通信几乎不受快衰落影响输距离小得多，所以可见光通信几乎不受快衰落影响n n在可见光通信中，现有的多址接入技术、干扰协调技术等是否可直接移在可见光通信中，现有的多址接入技术、干扰协调技术等是否可直接移植，尚需验证植，尚需验证5050新型多址技术新型多址技术n nNon-orthogonal Multiple Access (N
65、OMA)Non-orthogonal Multiple Access (NOMA)：日本：日本 DoCoMo DoCoMo 提出的提出的n n单基站、两用户场景，下行链路，基站采用叠加编码同时同频发送两个单基站、两用户场景，下行链路，基站采用叠加编码同时同频发送两个用户信号，但为不同信号分配不同的发射功率，即用户信号，但为不同信号分配不同的发射功率，即n n用户接收信号用户接收信号n n用户用户1 1靠近基站，其接收信噪比高，执行连续干扰抵消靠近基站，其接收信噪比高，执行连续干扰抵消 (SIC)(SIC)算法检测出用算法检测出用户户2 2的信号并从接收信号中减去，而用户的信号并从接收信号中减去
66、，而用户1 1远离基站，接收信噪比低，不远离基站，接收信噪比低，不执行执行SICSIC，将用户，将用户1 1的信号看成背景噪声，此时，信道容量为的信号看成背景噪声，此时，信道容量为5151新型多址技术新型多址技术n n而在而在OFDMAOFDMA中，可用带宽正交分配给两个用户，如果功率和带宽都等分中，可用带宽正交分配给两个用户，如果功率和带宽都等分配，其信道容量为：配，其信道容量为：n n结果表明：结果表明：NOMANOMA比比OFDMAOFDMA的频谱效率可提升的频谱效率可提升30-40%30-40%5252新型多址技术新型多址技术n n为了进一步提高频谱效率为了进一步提高频谱效率 (5G(
67、5G要求提升要求提升5-155-15倍倍) ) ，将，将 NOMA NOMA 与与MIMOMIMO结结合：基站生成多波束，每个波束为合：基站生成多波束，每个波束为 2 2 个用户提供服务；在接收端，采个用户提供服务；在接收端，采用两种干扰抵消技术：连续干扰抵消用两种干扰抵消技术：连续干扰抵消(SIC)(SIC)和干扰抑制合并和干扰抑制合并(IRC)(IRC)，前者，前者用于波束内用户之间干扰抵消，后者用于波束间干扰抑制用于波束内用户之间干扰抵消，后者用于波束间干扰抑制5353新型多址技术新型多址技术n nSparse Code Multiple Access (SCMA)Sparse Code
68、 Multiple Access (SCMA)：华为：华为OttawaOttawa研发中心提出研发中心提出n n 基本思想是对基本思想是对 CDMACDMA改进：改进：CDMA CDMA 作为一种优良的多址接入技术，在作为一种优良的多址接入技术，在发端利用正交或准正交序列对数据符号进行扩展，在收端再利用其正发端利用正交或准正交序列对数据符号进行扩展，在收端再利用其正交特性从扩展序列中提取原始数据符号。扩频序列设计是实现交特性从扩展序列中提取原始数据符号。扩频序列设计是实现 CDMACDMA的关键，也是影响系统性能和实现复杂度的重要因素的关键，也是影响系统性能和实现复杂度的重要因素n nCDMA
69、CDMA编码器利用给定的扩频序列将一个编码器利用给定的扩频序列将一个QAMQAM符号扩展为一个复数符号符号扩展为一个复数符号序列，序列，CDMA CDMA 调制可看成是将编码比特序列映射为复数符号序列的过调制可看成是将编码比特序列映射为复数符号序列的过程程5454新型多址技术新型多址技术n n可将可将 QAM QAM 映射器和映射器和 CDMA CDMA 调制器合并，直接将一组数据比特映射为一调制器合并，直接将一组数据比特映射为一个复数向量，该复数向量称为码字个复数向量，该复数向量称为码字(codeword)(codeword)，整个过程实际上就是一，整个过程实际上就是一个从二进制域到多维复数
70、域的编码过程，这样，个从二进制域到多维复数域的编码过程，这样，CDMACDMA扩频操作就从传扩频操作就从传统的序列设计转换为复数多维码字设计统的序列设计转换为复数多维码字设计n nSCMA SCMA 具有如下性质：具有如下性质：1) 1) 基于预定码本集直接将二进制数据编码为多基于预定码本集直接将二进制数据编码为多维复数域码字；维复数域码字；2) 2) 为不同用户设计不同码本提供多址接入；为不同用户设计不同码本提供多址接入；3) 3) 码本中码本中的码字具有稀疏性，多用户检测的码字具有稀疏性，多用户检测 (MUD)(MUD)的复杂度可降低；的复杂度可降低；4) 4) 码本集足码本集足够多，码字足够长，既能支持多用户接入，又能获得扩频增益够多，码字足够长，既能支持多用户接入，又能获得扩频增益5555新型多址技术新型多址技术n nSCMASCMA实现的关键：实现的关键：如何设计码本集和码字，使其满足稀疏性要求？如何设计码本集和码字，使其满足稀疏性要求？如何构建二进制数据与多维复数序列之间的映射关系？如何构建二进制数据与多维复数序列之间的映射关系？如何描述多维星座图？如何描述多维星座图？如何设计多用户检测算法？如何设计多用户检测算法？5656谢谢！5757
