5G移动通信系统关键技术研究

子课题4 覆盖度增强技术
子课题5 可验证部分 关键技术的
仿真平台
完整的5G移动通信系统技术方案
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拟开展的合作研究：子课题1
子课题1：拟频谱开资源展拓展的技术合作研究：
频谱资 源拓展
现有资源的 循环使用
获取新的可 用频段
➢ 认知无线电技术
− 联合考虑用户QoS与网络资源的认知 模型
− 以博弈论、凸优化为基础的动态资源 分配策略
国家国际科技合作专项
国家国际科技合作专项 5G移动通信系统关键技术研究
项目负责人: 袁东风 教授
,
项目启动会 @ 济南，2014年7月23日
报告提纲
研究背景 拟开展的研究内容 合作必要性和合作基础 预期研究成果
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研究背景：第五代移动通信系统研究背景
第五代移动通信系统的研究意义：
百姓需求
市场巨大
保证通信稳定的 问题
更多的频谱： 合理解决频谱 资源受限问题
CtotaBiblioteka Baidu
Bi log2 (1 Pi / N)
HetNets Channels
更多的空间信道：
有效解决频谱效率 提升问题
更多的功率：
妥善高效使用 功率的问题
子课题1 频谱资源拓展技术
子课题2 频谱效率提升技术
子课题3 能量效率提升技术
覆盖增强 技术
能效提升 技术
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报告提纲
研究背景 拟开展的研究内容 合作必要性和合作基础 预期研究成果
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合作必要性
欧盟：METIS项目 （5千万欧元，2013年）
中国：IMT-2020 工作推进组成立 （2013年）
美国：纽约理工学院、国家仪器公司 正在进行5G研发
韩国：Samsung宣布开发出 第一套以5G技术为核心的系统 （2013年）
来源：Nokia Research Center
➢ 高频段（可见光、毫米波）通信技术
− 信道建模与信号特性分析 − 协作布局组网、传输调制机制设计
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拟开展的合作研究：子课题2
子课题2：频谱效率提升技术
大规模天线系统 （Massive MIMO）
信道特性及容量增 长规律
信道信息的获取
多用户、多数据流传 输机制
的高能效资源分配策略
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拟开展的合作研究：子课题4
子课题4：移动覆盖率增强技术
移动覆盖 率增强
针对高速移 动场景
针对人口密 集地区
➢ 移动飞蜂网
− 通过电磁场理论与实际测量手段相 结合，建立高速移动场景的信道统 计模型
− 利用空间拓扑理论，探讨覆盖度与 能效的折中，设计最优的接入点布 局方案与组网结构
基 础
• 一系列原创基础理论成果 • 学术水平一流的国际学者
通过原始理论成果的技术再创新，迅速获取一批有竞争力的5G关键技术 实现我国从“通信大国”到“通信强国”的转变
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合作基础：合作单位
中方申报单位
• 山东大学
中方协作单位
• 东南大学 • 华中科技大学 • 上海无线通信研
究中心
外方合作单位
• 英国赫瑞瓦特大 学
外方协作单位
• 英国爱丁堡大学
➢ 山东大学、东南大学、华中科技大 学
−主持、参加多项国家级重大、重点以及国际 合作项目
−“985工程”国家重点高校 −各有所长，优势现互补
➢ 上海无线通信研究中心
−无线通信国际合作研究中心 −国际科技合作基地 −下一代移动通信系统关键技术的研究开发
频效提升 技术
频谱拓展
技术
完
整
高频段通信组网设计
的
5G
认知的频谱接入 多天线资源调度
高频段通信传输方案
跨层调度机制
大规模天线传输机制
能效优先的资源
物理层传输方案 分配策略
技
异构组网方案
术 体
系
移动飞蜂网扁平化设计 小蜂窝异构组网方案 能效优先的区间资源调度
移动飞蜂网传输技术
小蜂窝传输技术
能效优先的自适应传 输机制
标准话语权
5G 4G 3G
无论从社会需求、巨大的市场、还是国际话语权，开展5G移动
通信系统研发皆具有重要意义!
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答辩提纲
研究背景 拟开展的研究内容 合作必要性和合作基础 预期研究成果
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拟开展的合作研究：研究目标与关键问题
5G目标：业务量提高1000倍、单位面积吞吐量提升25倍、能效、谱效提升10倍，峰值速率 达到 10Gbps
国际合作专项： 搭建一个国际共同研发的平台
➢ 国际上对于5G的研发皆处于起步阶段，属于占领5G技术的关键时机 ➢ 国际上现有的研究组织具有鲜明的地域性，鲜有国际间的合作产生
本项目致力于打造国际研发合作平台，通过深度研究合作，取各家之长，实现协同 创新；提升我国在国际上的竞争力，通过平台推广，提升我国在国际上的影响力和 认知度。
通信需求
通信资源
更高
更快
更强
吞吐量 数据速率 服务质量
频谱资源 消耗殆尽
能量资源 绿色环保需求
移动通信中的 根本矛盾与核心问题
如何在频谱、能量资源受限的前提下，解决通信需求快速增长与通信资源 匮乏之间的矛盾，提升系统容量，实现第五代移动通信系统的目标要求？ 5/31
拟开展的合作研究：研究方向
更多网络覆盖：
− 采用跨层设计思想，进行网络扁平 化设计，减少信令载荷及时延、实 现小区间高效切换
➢ 小蜂窝组网
− 建立结合小蜂窝和宏蜂窝的异构网 络架构模型
− 研究异构网络干扰协调、消除等干 扰管理技术（IA）
− 采用小区间负载均衡、资源调度以 及多点协同技术，实现灵活切换与 资源的有效利用
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拟开展的合作研究：技术路线
➢ 赫瑞瓦特大学
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合作必要性
中
• 良好的人才、资源储备
方
• 具有潜力的科研人才团队 • 良好的科研平台与设备
基 础
外
方
• 原始理论的技术实现
亟 需
• 科研人才资源的支撑 • 基础理论的实现设计
优势互补 合作双赢
中
• 先进的5G关键技术
方
• 国际领先的原创理论思路 • 科研人员培养与快速成长
亟 需
外
方
• 深厚的理论研究基础
能效与谱效关联的 资源管理
…
Transmitter
CSI feedback
Receiver 2
Receiver 1
Y Hx n
Y Hx n
Users
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拟开展的合作研究：子课题3
子课题3：能量效率提升技术
能量效率提升
网络能量消耗模型
自适应跨层能效传输机 制
异构网间协作资源分配 策略
➢ 以随机服务的思想从业务端到端的角度，分析网络能效与时延之间的定量映射关系 ➢ 根据业务的服务质量要求、空时分布，设计面向能效的弹性跨层自适应传输机制 ➢ 分析不同网络架构特点，建立多小区异构网络小区平均能效模型，给出多小区协作通信