5G通信技术进展

5G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.5G通信技术进展5G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.5G愿景信息随心至，万物触手及WearableDevicesMobileTerminalSmartHomeImmersiveEntertainmentCloudOfficeAugmentedRealityVirtualRealityIndustryAgricultureHospitalEducaionTrafficFinanceEnvironment25G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.5G整体需求性能指标取值用户体验速率0.1-1Gbps连接数密度100万/Km2时延数ms移动性500Km/h峰值速率数十Gbps流量密度数十Tbps/Km2效率指标相比4G改善倍数频谱效率5-15倍能效100倍成本效率100倍35G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.5G系统框架统一的接入网架构+公共的高层协议（以用户为中心的5G网络：UCN）自适应的无线接入低频段RIT：演进/新空口高频段RITMassive-MTCRITMission-CriticalRIT核心网4连续广域覆盖热点高容量低功耗大连接低时延高可靠5G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.不同场景对应关键技术2020/9/2155G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.关键技术研究波型多址/调制方式•FBMC/UFDM/F-OFDM•NOMA/SCMA•F-QAM高频段应用•信道特性•硬件能力分析•应用场景•部署方式超密集部署•天线、节点密度分析•部署方式分析5G系统空口设计候选技术移动互联网业务（主场景）物联网业务（拓展场景）应用场景用户体验速率连接数密度时延移动性峰值速率流量密度频谱效率能效成本效率需求指标部署场景广域覆盖办公室密集住宅体育场露天集会地铁快速路高铁面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计3DMIMO•信道测量建模•方案研究、评估•产品架构设计•样机开发测试全双工•原理及干扰消除方案分析•应用场景分析•样机实现帧结构设计•满足时延、速率、带宽等需求•满足高低频段不同信道特性65G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.波形分析研究各种多载波技术带外泄露对比适用场景——碎片频谱、异步传输-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-180-160-140-120-100-80-60-40-200FrequencyPSDOFDMUFMCF-OFDMFBMC•带外衰减快，对时频偏的鲁棒性，降低同步成本•F-OFDM，带外衰减较快，滤波器长度可变，复杂度约为OFDM2倍，后续研究优先级较高符号调制PAPR/dB单载波OFDM256-IFFT1024-IFFT2048-IFFTQPSK0~11.2~11.7~11.8516QAM2.5532QAM2.364QAM3.68128QAM3.17256QAM4.23单载波的PAPR分析适用场景——高频段/毫米波传输•PAPR低、成本低更适用于低成本MTC场景更适用于毫米波场景75G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.多址分析研究0.00.10.20.30.40.50.60.70.80102030405060708090100C.D.F.[%]DownlinkNormalizedUserThroughput[bps/Hz]NOMAOMA非正交多址NOMA稀疏码分多址SCMA•多用户信息经功率加权后直接叠加•可以基于现有协议的少量改动实现能待验证•与MIMO结合后的性能增益有待进一步评估•应用场景：需宏覆盖且功率差异较多的用户•将符号调制和稀疏码联合设计的多址方式•可通过调整系统参数灵活退化为OFDM•接收机复杂度较高•存在多用户干扰•SCMA适用于小包突发业务、海量连接场景，但接收机复杂度高•设计目标：在有限的时域、频域、空域、码域、功率域上复用更多的用户进行传输，有效提升系统吞吐量，提高系统连接数下行单天线：10%~20%的增益85G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.关键技术研究波型多址/调制方式•FBMC/UFDM/F-OFDM•NOMA/SCMA•F-QAM高频段应用•信道特性•硬件能力分析•应用场景•部署方式超密集部署•天线、节点密度分析•部署方式分析5G系统空口设计候选技术移动互联网业务（主场景）物联网业务（拓展场景）应用场景用户体验速率连接数密度时延移动性峰值速率流量密度频谱效率能效成本效率需求指标部署场景广域覆盖办公室密集住宅体育场露天集会地铁快速路高铁面向多场景、多需求、多业务应用的5G系统空口设计3DMIMO•信道测量建模•方案研究、评估•产品架构设计•样机开发测试全双工•原理及干扰消除方案分析•应用场景分析•样机实现帧结构设计•满足时延、速率、带宽等需求•满足高低频段不同信道特性95G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.概述产品架构设计联合硬件室明确产品架构设计方案和后续推动方向宏/微覆盖室内覆盖RXRXRXTX高楼覆盖场景需求成功推动高楼覆盖场景写入3GPP技术报告方案设计及标准增强成功推动3D-MIMOSI立项，项目进展完全遵循我公司推进策略性能评估性能评估进度超越3GPP大部分公司，有力支撑技术讨论与产业推进3D-MIMO样机开发及外场验证联合华为、中兴发布全球首个128天线的3D-MIMO预商用产品联合大唐完成64天线3D-MIMO样机的开发和外场测试信道测量／建模率先完成业界最全面的信道测量AAS3D-MIMO105G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.3D-MIMO系统实现所需方案设计空口方案设计控制信道虚拟化映射（保证覆盖，保证控制信道解调可靠性）大规模天线校准（低复杂度，保证TDD信道互易性）参考信号发送方案（低开销，保证覆盖，且可估计水平和垂直维度信道信息）基于信道互异性的反馈增强（CQI的设计，反馈模式设计）网络辅助的终端干扰消除（支持小区内多用户和小区间干扰消除）3D-MIMO码本设计（低复杂度，低反馈开销，性能优）基于码本的反馈增强（信道信息反馈设计，反馈模式设计）系统配置、控制信息和参考信号发送信道信息反馈业务信息发送和终端解调ACK/NACK反馈eNBUE下行和上行解调参考信号的增强（支持更多个终端的多用户MIMO）不基于码本的波束赋形算法（低复杂度，性能优）基于码本的多用户配对和预编码算法（低复杂度、水平和垂直联合设计）传输增强（支持更多用户传输SRS）不基于码本的多用户配对算法（低复杂度，性能优）3D-MIMO系统实现所需方案设计3D-MIMO空口设计7篇专利，30篇文稿115G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.性能评估和产品架构设计产品架构说明优缺点分析架构1BBU＋AAS：AAS将RRU和天线集成到了一起，减少了馈线损耗优点：减少了馈线损耗缺点：CPRI接口带宽需求较大架构2BBU＋AAS（部分基带上移）：把部分基带处理功能上移至AAS，降低CPRI接口带宽需求优点：降低了CPRI接口带宽需求缺点：需要定义新接口架构3一体化站型：BBU、RRU、天线完全集成在一块，不再需要CPRI接口优点：不需要CPRI接口缺点：对散热等构成挑战@SU-MIMO@MU-MIMO-2UEDBFs0sK-1Transceiver0DUC/DACTransceiver31DUC/DACPAPAAntenna0.........Antenna1Antenna62Antenna63......DBFs0sK-1Transceiver0DUC/DACTransceiver31DUC/DACAntenna0.........Antenna1Antenna62Antenna63......ABFPAPAPAPADBFs0sK-1Transceiver0DUC/DACTransceiver63DUC/DACPAPAAntenna0Antenna63.........类型1DBFs0sK-1Transceiver0DUC/DACTransceiver31DUC/DACPAPAAntenna0.........Antenna1Antenna62Antenna63......ABF类型2-2类型2-3类型2-1类型2-4性能评估产品架构设计125G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.推进策略和产业推进201420152016201720182019202020212022基于现有标准的3DMIMO(Rel-9~Rel-12)基于增强标准的3DMIMO(Rel-13)面向5G低频段的3D-MIMO(Rel-14,5G)面向5G高频段的3D-MIMO(5G)Phase3Phase2Phase1Phase42014.062014.102014.11移动和华为完成128天线的3D-MIMO预商用产品移动和中兴完成128天线的3D-MIMO预商用产品的设计和外场测试移动和大唐完成64天线的3D-MIMO原型机的设计和外场测试3D-MIMO能显著增强高层覆盖及室内深度覆盖！135G推进组5GPromotionGroupCOPYRIGHT©2014IMT-2020(5G)PROMOTIONGROUP.ALLRIGHTSRESERVED.发布全球首个128天线预商用产品华为128天线3D-MIMO预商用产品中兴128天线3D-MIMO预商用产品楼层天线RSRPMCSBLER吞吐量5层（靠窗）8天线-65.627.11.144.83D-MIMO-69.227244.65层（室内阻挡）8天线-106.217.25.421.23D-MIMO-107.324.46.832.335层（靠窗）8天线-101.18.55.18.73D-MIMO-86.822.34.431.935层（室内阻挡）8天线-110.56.85.26.33D-MIMO-96.713.14.815.4显著增强高层覆盖及室内深度覆盖测试环境：8天线和3D-MIMO天线同站址，下倾角6度，架在一个5层楼顶，覆盖对面的38层高楼应用条件：不影响终端，可提前在现网应用，5G技术4G应用注：本次测试是单站下的系统性能，3D-MIMO天线采用8行16列共128个天线阵子，每列每2个天线阵子一组，对应于1个