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(多图) 5G无线通信技术概念及相关应用

翟冠楠?? 李昭勇?? 中国移动通信集团广东有限公司珠海分公司?? 电信网技术?? 2014年12月11日 ?? 收藏0

4. 5G中OSI模型简述

5G技术的移动设备将能支持多种无线网络,因此网络层将分为两个子层,对于移动终端来说,属于上级网络层,对于接口来说,属于下级网络层,这是互联网的初始设计,所有的路径都有IP地址为基础,根据不同的IP地址来区分网络中的不同终端与设备。

在无线领域,越高的比特率会引起更高的损耗,在5G无线通信技术中,损耗是由开放式传输协议(OpenTransport Protoco1)来控制的。同时,5G网络中的传输层和对话层也支持这个协议。对于不用的网络协议,应用层提供的服务管理的质量也不同(见表1)。

对于5G来说,最重要的表现在于双向超大带宽、拥塞少、平等的网络利用率、lGbit/s的连接速度(见表2)。

表1 开放系统互连(OS1)模型实现

表1 开放系统互连(OS1)模型实现

表2 5G通信技术简介

表2 5G通信技术简介

5. 射束分割多址技术(BDMA)在5G中的应用

移动通信的目的是让更少的话费享受更先进、更多样化的通信服务。由于有限的频率范围,为用户提供更多的系统空间和高质量的服务势必会给无线通信带来巨大的挑战。应对这个挑战的方法就在于如何利用有限的频率与时隙,而多址技术能很好地完成了这个目的。目前,多址技术包括频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDMA),具体如下:

●频分多址:就是分割频率资源并将其分配给不同的移动台,同时允许提供多个信道地址。

●时分多址:就是分割时隙资源并将其分配给不同的移动台,同时允许提供多个信道地址。

●码分多址:就是将正交码分配给不同的移动台,并允许提供多个信道地址。

●正交频分多址:就是分割并分配正交频率资源,以最大化资源功效。

在移动通信系统中,因为有限的频率资源与时隙资源被分割,并被不同的用户使用,所以有限的频率与时隙决定了移动通信系统的容量。所以,不断地增加移动基站数量与各自基站的数据量是未来网络建设的趋势。但是,由于频率与时隙资源的有限陛,这就要求我们必须发展新的技术,而这种技术并不是通过频率与时隙资源来实现系统容量增加的。

5.1. 射束分割多址的概念

当基站与移动台之间产生通信连接时,一个正交的射束就会被分配给每一个移动台。目前的射束分割多址技术主要内容是根据移动台的位置,将一个天线射束分割,并允许移动台提供多个信道,这样会有效地提高系统的容量。当移动台与某个基站清楚地明确彼此的位置的时候,它们就会在同一瞄准线上,这样,就可以通过直接传输射束到彼此的位置上来进行通信,这样可以避免干扰小区内其他移动台。当不同的移动台跟基站形成不同的方向角时,基站会根据不同的方向角同时发送射束来实现对不同的移动站发送数据。任何一个移动站不能利用唯一的一个射束,但是可以与其他相似角度的移动站分享同一个射束来实现与基站的通信连接。这些分享同一个射束的移动站被分割成同样的频率与时隙资源,并利用同样的正交资源。根据不同的移动站的通信环境,基站可以更好地改变射束的方向、数量和带宽。射束可以被分割成三维,这样,频率与时隙资源的空间将被最大化的利用。在通信建立的初始化阶段,基站与移动站并不知道彼此的位置,这时移动站将会探测它们的位置和移动速度,并将探测到的位置与移动速度传送给基站。接着,基站会根据移动站传输来的数据计算出一个下行射束的方向与带宽。随后,基站将根据计算出的方向与带宽将这个下行射束发送到之前提供信息的移动站上。当移动基站接收到这个计算过方向和带宽的下行射束时,它会追踪这个下行射束的方向,并根据这个方向产生一个上行射束,然后按着这个方向传送这个上行射束。当移动站产生上行射束后,在移动站与基站之间会形成一个周期性的射束传输系统。


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