第5讲：4G的关键技术

FeiWang第五讲：4G的关键技术王非：第5--4G的关键技术4G网络概述•什么是4G？•4G网络的发展现状与未来的应用4G的演进•LTE向4G的继续演进——LTE-Advanced•4G的标准体系4G的关键技术•载波聚合•协作多点CoMP•多天线增强•中继Relay•自组织网络与异构网络2王非：第5--4G的关键技术4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。什么是4G？3王非：第5--4G的关键技术目前4G标准有哪些？目前提交的4G标准共有6个技术提案，分别来自北美标准化组织IEEE的802.16m、日本（两项分别基于LTE-A和802.16m、3GPP的LTE-A）、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE-Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（LTE-A）。LTE-Advanced和802.16m分别获得了不同厂家和阵营的支持。其中，LTE-Advanced得到国际通信运营企业和制造企业的支持。法国电信、德国电信、美国AT&T、日本NTT、韩国KT、中国移动、爱立信、诺基亚、华为、中兴等明确表态支持LTE-Advanced。2008年，高通也宣布放弃CDMAUMB的开发，转向LTE。4王非：第5--4G的关键技术•通信速度更快•网络频谱更宽•通信更加灵活•智能性能更高•兼容性能更平滑•提供各种增值服务•实现高质量通信•频率使用效率更高•通信费用更加便宜优势优势劣势劣势•技术难以实现•容量受到限制•市场难以消化•设施难以更新•其他相关困难4G网络的优劣势分析5王非：第5--4G的关键技术国外4G发展情况诺西打通第一个准4G2009年5月18电信设备商诺基亚-西门子通过下一代移动通讯技术打了世界上第一个LTE电话。全球首个正式商用4G网络2010年北欧TeliaSonera率先完成了4G网络的建设，并于宣布开始在瑞典首都斯德哥尔摩、挪威首都奥斯陆提供4G服务，这也是全球正式商用的第一个4G网络。日本在2009年就把4G牌照分发给日本几大移动运营商NTTDocomo、软银移动、KDDI和e-Mobile公司。按照日本政府的计划，5年后LTE将覆盖日本50%的人口。欧洲英国和法国正计划4GLTE无线网络的实验测试。而且法国已经完成价值12.6亿美元的首批4G牌照拍卖。6王非：第5--4G的关键技术美国4G发展状况国际上4G的发展以美国最为快速，看看这美国4G试点的分布图，涵盖了重点发达城市。7王非：第5--4G的关键技术我国4G标准——TD-LTE•TD-LTE是TD-SCDMA的后续演进技术，继承了TD-SCDMA系统大量中国自主知识产权，实现了以我为主而又融入了国际标准。在中国政府的大力支持下，以中国移动为代表的中国企业在TD-SCDMA标准化、产业化、规模部署经验的基础上，主导了TD-LTE的标准化和产业化发展。8王非：第5--4G的关键技术我国4G发展状况2010年底，工信部宣布正式开展TD-LTE试验网规模试验，将在上海、北京等7个城市建设TD-LTE规模试验网，作为我国通信产业重要的研发创新基地。目前为止，在中国开通4G高速体验的城市已有了五个，分别是：广州、深圳、南京、北京和杭州。这表明中国4G技术TD-LTE正在国内进行大规模的网络建设。9王非：第5--4G的关键技术4G主要应用视频通话/在线视频：高速网络将支持人们实时面对面通话，同样高速网络将支持人们上传下载高清视频。云（计算）服务：高速便捷的在线存储的数据和应用，云服务对于移动用户来说在可靠性，功能性和安全性方面都会有显著的改善。在线游戏：无时无刻基于4G网络的在线游戏对于游戏热衷者来说是一种莫大的诱惑，对于普通手机用户而言也是打发碎片时间的好方法。区域社交服务：社交永远是热门的应用，基于4G网络的区域内近距离社交，可视频可音频，可发送视频或照片，给社交带来便捷的方式。手机导航定位：更精确的定位，更清晰的街角图片，更丰富的美食、娱乐推荐。10王非：第5--4G的关键技术4G在国内外未来发展与全球发展趋势一样，在技术上将向高速率化、宽带化、IP化方向发展；网络不断向4G演进，网络将更稳定，更快速；对比韩、日的成功经验，4G数据业务在中国的发展具有强劲的用户基础，未来发展前景明确，预计运营商未来几年增值业务(数据业务)收入占比将快速增长；3G和4G网络将长期共存，尤其在发展初期，3G/4G双模手机将成为重要过渡产品；五年内，4G用户发展将进入高峰期，3G用户向4G用户迁移的高峰期也将出现，预计十年内将有一半的移动用户成为4G用户；中国4G的发展将极大地推动全球4G的发展。11王非：第5--4G的关键技术4G网络概述•什么是4G？•4G网络的发展现状与未来的应用4G的演进过程•LTE向4G的继续演进——LTE-Advanced•LTE与LTE-Advanced•4G的标准体系4G的关键技术•载波聚合•协作多点CoMP•多天线增强•中继Relay•自组织网络与异构网络12王非：第5--4G的关键技术4G！－ITUIMT-Advanced！•IMT-Advanced!–支持100M～1Gbit/s的数据速率–支持多种接入网络的互联互通–支持可扩展的带宽使用13王非：第5--4G的关键技术3GPPLTE-Advanced,4G?2008年3月，在被视为3.9G的LTE标准化接近完成时，作为在LTE基础上的继续演进项目，3GPP启动了真正代表4G技术的LTE-Advanced项目14王非：第5--4G的关键技术3GPPLTE-Advanced提出背景•满足ITU-RIMT-Advanced技术征集的需要•3GPPLTE作为当前最受关注的宽带移动通信标准，其向IMT-Advanced阶段进一步演进是毋庸置疑的•进一步巩固LTE标准在未来市场竞争中的优势地位•由于LTE已经消耗了学术界和技术领域大量的技术储备，所以LTE-Advanced不会再是技术上的彻底革新，而是LTE的平滑演进15王非：第5--4G的关键技术LTE-Advanced系统需求更高的峰值数据率•下行峰值数据率1Gbps，上行峰值数据率500Mbps更大峰值频谱效率•下行峰值频谱效率30bps/Hz，上行峰值频谱效率15bps/Hz进一步提高移动性•在0~10km/h低速移动环境下，比E-UTRA性能需有所提升；在350km/h以上的较高速度下，性能有所提升或保持更小的控制面延迟•从驻留状态转换到激活状态的时延小于50ms更大的频谱灵活性•增加了新的频段，最大支持100MHz带宽•新的频带为：450−470MHz、698−862MHz、790−862MHz、2.3−2.4GHz、3.4−4.2GHz、4.4-4.99GHz.与3GPP无线接入技术的共存和互操作•AdvancedE-UTRAN与E-UTRAN之间的切换应与E-UTRAN之间的切换具有相同的性能16王非：第5--4G的关键技术IMT-Advanced介绍（1）2005年10月18日结束的ITU-RWP8F第17次会议上，国际电信联盟ITU给了B3G技术一个正式的名称IMT-Advanced（InternationalMobileTelecommunications-Advanced），也即我们所说的4G技术。2008年年初，ITU-R新成立了WP5D（WorkingParty5D，第5D工作组），下设4个常设工作组和1个特设组。4个常设工作组分别是总体工作组(WG-General)、频谱工作组(WG-SPEC)、技术工作组(WG-TECH)和发展工作组(WG-DEV)，1个特设组是工作计划特设组(AH-WPLAN)。技术工作组专门负责IMT-Advanced技术的征集和评估，以及对评估结果的研究、融合和决定。2008年3月WP5D第一次会议上发出了征集IMT-Advanced技术的通函，标志着4G宽带移动通信技术方案征集正式打开了序幕。2009年10月ITU-RWP5D第6次会议上，ITU的“最终截稿”收到了6项提案。2010年2月和6月召开两次会议后，ITU于2010年10月在中国举行的会议上确定4G(IMT-Advanced)国际标准。17王非：第5--4G的关键技术Stepsinradiointerfacedevelopmentprocess:Step1and2No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9Step3(0)(1)(20months)Step4(8months)(16months)(2)Steps5,6and7(3)Steps8(4)(12months)(20months)WP5DmeetingsStep1:IssuanceofthecircularletterStep2:DevelopmentofcandidateRITsandSRITsStep3:Submission/ReceptionoftheRITandSRITproposalsandacknowledgementofreceiptStep4:EvaluationofcandidateRITsandSRITsbyevaluationgroupsStep5:ReviewandcoordinationofoutsideevaluationactivitiesStep6:ReviewtoassesscompliancewithminimumrequirementsStep7:Considerationofevaluationresults,consensusbuildinganddecisionStep8:DevelopmentofradiointerfaceRecommendation(s)Criticalmilestonesinradiointerfacedevelopmentprocess:(0):IssueaninvitationtoproposeRITsMarch2008(1):ITUproposedcutoffforsubmissionOctober2009ofcandidateRITandSRITproposals(2):CutoffforevaluationreporttoITUJune2010(3):WP5DdecidesframeworkandkeyOctober2010characteristicsofIMT-AdvancedRITsandSRITs(4):WP5DcompletesdevelopmentofradioFebruary2011interfacespecificationRecommendations200820092010No.102011IMT-AdvancedA2-01IMT-Advanced介绍（2）18王非：第5--4G的关键技术6项提案涵盖了LTE-Advanced（包括TDD和FDD两种制式）和802.16m（WiMax）两大类技术方案，ITU确定这两类技术为4G国际标准候选技术。中国主导的具有自主知识产权的TD-LTE-Advanced，作为LTE-A技术的TDD分支，已获得欧洲标准化组织3GPP和国际通信企业的广泛认可和支持。IMT-Advanced介绍（3）目前提交的4G标准共有6个技术提案，分别来自北美标准化组织IEEE的802.16m、日本（两项分别基于LTE-A和802.16m、3GPP的LTE-A）、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE-Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（LTE-A）。19王非：第5--4G的关键技术SDOsIndividualmembersetc.3GPPRANLTECRphase#38