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标题: 【原创连载】5G关键技术(1月11日277#更新) [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2016-8-18 09:43

作者: bluie 标题: 【原创连载】5G关键技术(1月11日277#更新)

1.为什么开楼：
5G进入技术讨论也有大概两年多的时间了，现在到了真刀实枪的标准化阶段。但是现在所有的科普讨论还基本是在PR（Public Relation）阶段，都是三分讲需求，三分highlevel讲技术，三分宣传公司的角度。对科普实际没什么帮助。作为过来人，楼主许下大愿，要为5G科普做一些工作，多讲干货。

2.楼主为什么可以讲？
鉴于楼主还有正式工作，就不说名字了。楼主的工作领域就是标准领域，上研究生的时候业界正在研究3G部署，工作后正好赶上LTE标准，现在又在从事5G的标准工作。应该还是比较有发言权的。

3.到底要讲啥：
按楼主的想法，现在目标是分项目讲讲关键技术。未来可能会有所扩展，待定吧。

4.课题的顺序
由于是边想边写，顺序可能比较乱。尽量按照固定的维度去组织内容，但也不能排除多个维度组织材料，出现重复的情况。大家多包涵。

【更新】
1. 到底是什么是5G 2016.8.18 10:23
2. 自包含帧结构
2-1. 自包含（Self-contained）帧结构 - 1 2016.8.18 23:07
2-2. 自包含子帧 - 2    2016.8.19 23:10
2-3. 自包含子帧 - 3    2016.8.20 17:35
3.多址
3-1 多址 - 引子       2016.8.26 16:14
3-2 多址 - 2          2016.9.6    22:04
3-3 多址 - 3          2016.9.10 22:46
3-4 多址 - 4          2016.9.11 9:58
3-5 多址 - SCMA    2016.11.24 22:16
3-6 多址 - Release 15立项了    2017.6.12 22:59
3-7 多址时间不太够了    2017.10.9 23:26

4.毫米波
4-0 毫米波             2016.9.17  20:20
4-1 毫米波关键技术       2016.9.25  19:37
4-2 毫米波的其他应用    2016.9.25  20:35
4-3 毫米波信道测量与建模 2016.9.28  9:33

5.低时延高可靠技术
5-0 低时延高可靠技术    2016.10.11 19:30
5-1 资源分配 - 预留还是共享    2016.10.22 13:59

6 .话音方案
6-0 话音方案       2017.11.3 23:00
6.1 - 国内运营商的话音方案       2018.1.11 11:32

7 .multi-band operation
7-0 multi-band operation - SUL+CA       2018.1.11 17:37
7-1 SUL       2018.1.11 18:26

纯原创、讲技术。如果觉得好，请关注一下，谢谢！

补充内容 (2017-11-5 09:54):
不会做电梯了：（

补充内容 (2017-11-5 09:54):
新增加内容 - 5G 话音方案

时间: 2016-8-18 09:44

作者: bluie

本帖最后由 bluie 于 2016-9-18 19:36 编辑

多谢版主帮忙做了电梯，这个楼就预留着吧。

也许有一天会想到写一段“写在开始的话”。

楼主工作有点忙，更新没那么快，只能争取每周都有更新，各位多包涵。

时间: 2016-8-18 10:23

作者: bluie

1. 到底啥是5G

5G是正经5G，可惜被玩儿坏了。现在到处都说是5G技术，例如全双工，已经明确的被排除出5G的备选技术。还有一些技术（重灾区是多址）注定会被大量淘汰，据说现在在提案中出现八种多址技术，楼主估计NR最终最多接受三种：eMBB两种（DL、UL），IoT接受一种（UL）。其他还有一些其他备选技术也有点悬，例如编码。

5G的正式定义来自于ITU。ITU的技术报告给出明确的三个场景、需求（KPI）、时间表（标准制定、提交、验证）。

任何的标准组织（包括3GPP、IEEE、甚至CCSA）都可以按照要求的时间（2020年Q3）提交完整的解决方案，通过ITU指定的第三方机构验证后，能够满足ITU需求的的方案就被认定为5G标准。

在3G阶段，通过验证，满足需求的标准有几个（CDMA 2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX），所以被称为IMT-2000 family。

到了4G（IMT-Advanced），虽然3GPP2和IEEE都有各自的计划，但是因为缺乏运营商支持，最终都没得到实行。实际的4G标准只有来自3GPP的LTE-Advanced （Release 10 and forward)。

5G的正式名字是IMT-2020，值得一提的是，这个名字最早是国内提出的。CAICT（信通院）领导的5G推进组英明的首创了IMT-2020这个名字（据说还注册了商标），最终被ITU采纳。

2015年6月，ITU定义了IMT-2020的需求，目前已经进入评估准备阶段。在ITU-R WP5D工作组下设立了评估工作组，正在制定评估方法和报告模板。再次值得一提的是，评估组的co-chair是中国代表彭莹。

ITU制定了计划、需求，5G还是需要具体的标准组织（SDO）落地的。目前，只有3GPP公布了完整的5G标准制定计划。计划在2019年完成全部标准，满足ITU的3个场景（eMBB、Massive IoT和URLLC）的全部KPI。其他标准组织里，IEEE近期也提出了5G计划（两种方案）：采用双连接（或多连接）的方式接入3GPP 5G NR空口和提供融合了IEEE802.1多种接入方式（11ax、11ay等）的独立接入网。

对应于LTE，3GPP的5G空口技术被称为New Radio（NR）。如果没有意外，未来的5G空口技术将被称为5G NR。

时间: 2016-8-18 10:29

作者: m0338005

时间: 2016-8-18 11:03

作者: polarisdll

公众号图片显示不正常，公众号具体是什么？

时间: 2016-8-18 11:21

作者: bluie

polarisdll 发表于 2016-8-18 11:03
公众号图片显示不正常，公众号具体是什么？

5GNR,谢谢

时间: 2016-8-18 11:55

作者: polarisdll

O了

时间: 2016-8-18 14:02

作者: siikee

中国在5G上都成领头羊啦

时间: 2016-8-18 14:05

作者: bluie

siikee 发表于 2016-8-18 14:02
中国在5G上都成领头羊啦

5G技术研发需要大量的投资，这件事上面中国应该超过了欧洲，美国就更不知道被落哪了。

时间: 2016-8-18 14:13

作者: cyberblog

好样的，谢谢

时间: 2016-8-18 23:07

作者: bluie

本帖最后由 bluie 于 2016-8-19 23:05 编辑

2 - 1. 自包含（Self-contained）帧结构 - 1

想来想去，还是先写帧结构吧，毕竟这个对中国标准界和我都有特殊的含义。

不得不从LTE TDD的帧结构说起。

LTE项目在3GPP启动之后，国内也开始了研究工作。主要思路之一就是延续TD-SCDMA的思路，设计LTE TDD方式的技术方案。由于LTE TDD比较拗口，同时也为了和TD-S统一，改称为TD-LTE。开始老外不太明白TD-LTE是啥，后来慢慢也就认可了，现在还有一个全球性的TD-LTE推进论坛，就叫Global TD-LTE Initiatives，简称GTI。

当时的设计思路是与TD-S共享频谱，需要考虑邻频共存。由于TDD最大的干扰是交叉干扰（干扰源BS发送干扰受害BS接收），所以邻频共存就得到了一个必然的结果：TD-L的帧结构必须与TD-S完全一致 - 即0.625ms的子帧。这个设计在3GPP研究报告存在了很长时间，直到欧洲公司为了保证LTE FDD和TD-LTE设计的最大一致性，强行revise结论。TD-L的子帧被设计为和LTE FDD一致的1ms，相应的符号长度和CP长度也用了完全一样的设计。期间还有个小插曲，国内的某些领导不太满意TD-L帧结构被称为Alternative Frame structure，认为Alternative显得TD-L和LTE FDD似乎不对等，要求3GPP改为type 2 Frame Structure.

年纪大了，不能熬夜了，明天再写5G的帧结构设计

时间: 2016-8-19 07:46

作者: lizhijun0919

好东东大家分享

时间: 2016-8-19 10:26

作者: laicai2003

为哈后来 TD-LTE用 1ms子帧还是能在现网中和 TD-S 共存呢，莫非所使用的频谱频段又重新分配了？

时间: 2016-8-19 10:51

作者: bluie

laicai2003 发表于 2016-8-19 10:26
为哈后来 TD-LTE用 1ms子帧还是能在现网中和 TD-S 共存呢，莫非所使用的频谱频段又重新分配了？

重新算了一下，在牺牲几个符号后可以凑的上。

时间: 2016-8-19 23:10

作者: bluie

本帖最后由 bluie 于 2016-8-19 23:14 编辑

2-2. 自包含子帧 - 2

在3G、4G时代，TDD系统虽然是主流标准之一，但由于TDD频段偏高，网络覆盖较差、运营商投资高，除了中国的特殊国情以外，其他地区主流运营商采用TDD系统独立组网、运营的并不多。

话说到了5G时代，情况不太一样了。首先是新的FDD频率实在太难找了，唯一的可能就是二次数字红利（DD，Digital Dividend）广播业务退出的频段（600MHz），但这个频段涉及到广电清频这种多个行业协调问题，推动缓慢，目前只有美国进入了拍卖阶段。其次，1.8GHz – 2.6GHz之间这段频率基本都处于3G或4G的现网运营状态，何时重耕需要看政府的策略和运营商的商业计划。但是5G需要的频率量之大前所未遇，DD和重耕都不能解决实质问题，更多新频率只能在3.5GHz以上发挥了。从3.5GHz到70GHz，几乎所有的IMT备选频率都是TDD划分。

总结成一句话：5G时代真的要看TDD了。

吸取4G时代TD-LTE的设计经验，结合被广泛看好的Massive MIMO技术，5G时代TDD系统设计主要有两个目标：
1. 更快的系统反馈：为了提供更低的端到端传输时延，5G系统需要更低的RTT （消息往返时间，Round Trip Time）。在TD-LTE帧结构的七种配置中，最快的反馈大约是1ms；如果不幸的配置成了8:1的配置，最慢的系统反馈将是9ms。
2. 更快的信道测量：MIMO在TDD频段使用最大的优点是利用信道互易性，通过测量上行导频获得下行信道部分信息（波束方向）。考虑到毫米波频段的信道快速变化，5G的 TDD系统需要提供更多的上行导频发送时机。

从快速反馈的需求出发，最直接的设计就是同一个子帧里同时包含DL、UL和GP。下图是RAN1 #85会议提案中的示意图。

图（a）是自包含子帧，具备三个特点：
•       同一子帧内包含DL、UL和GP
•       同一子帧内包含对DL数据和相应的HARQ反馈
•       同一子帧内传输UL的调度信息和对应的数据信息

考虑到自包含子帧对硬件处理能力的要求很高，低端手机可能不具备相应的硬件能力，提案中也包含了图（b）中的较低要求方案。这种方案中HARQ反馈和调度都有更多的时间余量，对终端硬件的处理能力要求较低。而且，自包含子帧很容易通过信令指示终端支持这种配置。

在Verizon的V5G方案中关注到了MIMO信道测量这个问题。通过在同一个子帧内同时包含DL、UL和GP，利用UL发送RS进行信道测量。但是V5G对HARQ反馈时延要求不高，不必在同一子帧内反馈。

TD-LTE帧结构设计主要考虑了两个问题：当相邻小区UL/DL不能对齐时相邻小区的交叉干扰和GP对于小区覆盖的影响。相比于传统TDD帧结构设计，自包含子帧提供了更大的灵活性，但它是否会面临TD-LTE设计时同样的挑战呢？
•       首先是相邻小区的交叉干扰。如果相邻小区采用不能完全对齐的UL/DL配置，会有一个时间片段存在交叉部分。自包含子帧在设计时考虑了一些措施：首先将DL控制部分完全对齐，避免最重要的控制部分受到干扰；其次在数据部分通过纠错编码、HARQ等技术对抗干扰带来的影响。
•       其次是较小的GP限制了小区覆盖范围。小区的覆盖范围取决于GP的大小，即小区半径R=C（电磁波速度，即光速）* GP/2。但高频率无线电波在空气中传播损耗大，本身覆盖范围有限，相应的GP长度很小。也就是说，这个问题在载频变高后就不再是主要矛盾了。

在5月的南京RAN1会议，自包含子帧的基本设计在E、Q、Z、D几家公司共同的推动下获得了通过。可以预测，自包含子帧对5G物理层的设计会起到支柱性作用，3GPP将以此为基础，结合sub-carrier spacing等参数，尽快完成帧结构设计。

附件: self-contained.JPG (2016-8-19 23:13, 44.35 KB) / 下载次数 22
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时间: 2016-8-20 17:35

作者: bluie

本帖最后由 bluie 于 2016-8-20 17:39 编辑

2-3. 自包含子帧 - 3

直面自包含子帧时延挑战 – Scaled Symbol Control Design

ITU的IMT-2020.VISION对5G（IMT-2020）空中信号传输时延提出了1ms要求：
“IMT-2020 would be able to provide 1 ms over-the-air latency, capable of supporting services with very low latency requirements.”

自包含子帧的设计目标之一就是在同一子帧内通过反馈UL ACK，保证低时延。可是，问题来了，手机是否真的能那么快的处理信号、并生成反馈呢？

自包含子帧示意图（DL Centric）

在示意图中，为了通过快速反馈降低时延，UE会在同一个子帧内的UL符号传输针对DL数据的ACK。假设DL数据占用T0 -> T1的全部符号（蓝色），一个能够充分利用流水处理接收信号的UE会在接收到每一个DL符号之后，马上开始开始解调，解码等处理（充分流水处理也即是自包含子帧的设计理念之一）。UE将在T1 + TLatency （BS到UE的空口传输时延）时刻接收全部DL数据，在这之后大致还需要一个符号的时间来处理最后一个DL符号的数据。

为了保证小区内各个UE信号同时到达BS，UE需要在T2 - TLatency时刻发送UL ACK。也就是说，留给UE处理数据的时间大约是T2 – T1 – 2×TLatency。为保证UE有足够的处理时间，似乎必须得在帧结构里预留一个额外的符号作为数据处理时间。

举个例子：假设UE处理DL数据的时间TD较大（即TD > T2 – T1 – 2× TLatency），在帧结构设计时需要预留灰色部分来保证UE有足够的时间处理DL数据，即T22 – T1 – TLatency ≥ TD。假设小区半径1公里，空口往返延时大约6us，数据处理时间大致为一个符号35us，数据处理时间远远大于空口往返延时。

很自然的想到，难道大部分灰色部分只能空着吗？能不能传点有用的数据呢？能想到这个，就必须给你点赞了。

仔细分析控制信道设计会发现，控制信道总可以归纳为两部分，一部分没有数据依赖性，另一部分则具有数据依赖性。UE可以在这个灰色时间区间发送与DL数据接收无关的信息，例如导频。把UL ACK分成两个较短的符号传输。第一个符号传输与DL数据接收无关的导频可以在数据处理的同时发送，第二个符号传输ACK在数据处理完成后再发送。这时，只要保证缩短符号（Scaled Symbol）的长度小于TD就可以了，既给UE留了足够的时间接收DL数据、生成ACK，又充分利用了时间资源。不仅如此，Ack到下一个子帧之间又留出了时间，这样不仅自包含同帧Ack实现了，子帧间无间断的HARQ处理也成为了可能！

再看复杂度，缩短符号相应的FFT size 变小了，也更便于基站接收UL ACK的流水作业（即在原本只收到半个符号的时间点就可以开始处理导频信号了），总的复杂度不增反降，真可谓两全其美。

那么，这样做有什么代价吗？会不会影响UL传输性能呢？

假设缩短符号是按比例缩短，即CP也缩短一半，这时对抗（多径造成的）时延扩展能力会相应下降。对于UL控制信道（导频和ACK），这个影响有多大呢？

30KHz符号和60KHz符号的设计参数
20160814 - 4.JPG

下图是信道时延扩展为300ns时的Geometry分布。可以看到：在Geometry较大的区域（大于22dB），Scaled CP性能开始下降。但是，采用UL缩短符号传输控制信道需要传输的仅仅是1个比特，码率非常低，Geometry工作点远远低于22dB。因此，缩短符号对控制信道的影响可以基本忽略。

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时间: 2016-8-22 14:15

作者: bluie

self-contained subframe的设计还有一些细节，例如对UL centric的设计，和对URLLC的设计。但原理都类似，暂时都不讲了。

看来周末更新真心不行，大家都出去玩儿了。

时间: 2016-8-22 14:21

作者: phei1001

好，谢谢楼主

时间: 2016-8-22 15:56

作者: taojian723

bluie 发表于 2016-8-22 14:15
self-contained subframe的设计还有一些细节，例如对UL centric的设计，和对URLLC的设计。但原理都类似，暂 ...

感谢楼主真是惊喜，占个位置，追更！

时间: 2016-8-22 17:22

作者: zhangyu928

这得占个位置慢慢看，谢谢楼主

时间: 2016-8-23 09:48

作者: super__m

5G真的来了？

时间: 2016-8-23 09:58

作者: bky2000

顶楼主

时间: 2016-8-23 13:43

作者: qiushaope

前排占座！

时间: 2016-8-23 14:11

作者: wangjun19840729

再过两年我国呈现2、3、4、5G技术同台献艺。

时间: 2016-8-23 14:30

作者: SDLYEAH

好帖顶一个

时间: 2016-8-23 15:19

作者: sky

果然干货，大赞楼主

时间: 2016-8-23 15:41

作者: mahoundhx

技术贴留个位置。慢慢学习

时间: 2016-8-23 15:45

作者: hechongllr

论坛急需楼主这样的专业又大方的人才来贡献些干货

时间: 2016-8-23 16:07

作者: hechen0001

赞！希望楼主也能讲讲5G前传网络

时间: 2016-8-23 16:49

作者: shamashii

当只有速率的提升，没有其他质的飞跃，那和硬盘有什么区别

时间: 2016-8-23 18:50

作者: 雨中行走

好贴，鼎

时间: 2016-8-23 18:58

作者: blackjack2000

好帖，必顶。占位学习

时间: 2016-8-23 19:05

作者: 2007hp

平原地区遇到的远端干扰有考虑吗？

时间: 2016-8-23 23:08

作者: sunneverrust

好帖，顶起，楼主继续啊！

时间: 2016-8-24 09:17

作者: tml

顶起，最近正在学习5G的知识，感谢楼主！

时间: 2016-8-24 11:22

作者: ddd12121

mark 下啊，好东西

时间: 2016-8-24 12:03

作者: zxs0616

及时雨，谢谢楼主

时间: 2016-8-24 12:12

作者: bluie

2007hp 发表于 2016-8-23 19:05
平原地区遇到的远端干扰有考虑吗？

这个确实是问题，我个人理解self-contained subframe提供了一种灵活的配置方式。对于覆盖大的区域可以把GP配长来支持。

时间: 2016-8-24 12:35

作者: hyz_ack

学习了，慢慢理解，谢谢！

时间: 2016-8-24 15:24

作者: supermanguan

bluie 发表于 2016-8-18 23:07
2 - 1. 自包含（Self-contained）帧结构 - 1

领导很爱国，这是对的

时间: 2016-8-24 17:48

作者: fby12

楼主好流弊

时间: 2016-8-24 20:50

作者: tinaxia

楼主这个结构是最近才有的吗？？我好像看过华为有类似的专利是

时间: 2016-8-24 23:48

作者: renxiaowei

bluie 发表于 2016-8-20 17:35
2-3. 自包含子帧 - 3

直面自包含子帧时延挑战 – Scaled Symbol Control Design

楼主好文章，好总结。
先前看过这部分内容，很多点自己琢磨半天都无法理解。

期待楼主后续输出

时间: 2016-8-25 06:44

作者: scnc001

23G得加紧退网了

时间: 2016-8-25 11:16

作者: bluie

tinaxia 发表于 2016-8-24 20:50
楼主这个结构是最近才有的吗？？我好像看过华为有类似的专利是

这个公开是最近几个月，但是公司之间沟通已经很久了。大公司都比较认可，所以都做了一些布局。

时间: 2016-8-25 11:35

作者: zjuwangwei

mark,慢慢看

时间: 2016-8-25 15:28

作者: nadyzh

好东西，我这门外汉看热闹为主

时间: 2016-8-25 18:49

作者: wyan_2005

bluie 发表于 2016-8-18 10:23
1. 到底啥是5G

5G是正经5G，可惜被玩儿坏了。现在到处都说是5G技术，例如全双工，已经明确的被排除出5G的 ...

辛苦了

时间: 2016-8-25 19:10

作者: wyan_2005

bluie 发表于 2016-8-20 17:35
2-3. 自包含子帧 - 3

直面自包含子帧时延挑战 – Scaled Symbol Control Design

开始有点迷糊了，5G好像真的有很大变化

时间: 2016-8-26 04:36

作者: sjtom

支持楼主干货，期待更新。

时间: 2016-8-26 13:24

作者: bluie

单位这几天事有点多，停了几天，抱歉了。微信平台有朋友点播了，今天开始写多址吧，争取周末写完。

时间: 2016-8-26 15:40

作者: zhang4113

感谢楼主普及知识.

时间: 2016-8-26 15:51

作者: kennytty

很专业，学习了。

时间: 2016-8-26 16:14

作者: bluie

本帖最后由 bluie 于 2016-8-26 16:15 编辑

3-1 多址 - 引子

5G多址有两个特点：

第一是从来没有这么公司观点如此统一：5G需要新的多址；

第二是从来没有一个技术有这么多竞争方案。

先卖个关子，说一下现有的多址技术。

教科书上写了不少，就不多说TDMA了。

到了3G时代，作为主要的技术创新点，多址技术被提到了前所未有重要程度，甚至系统都用多址技术来命名 - CDMA、TD-SCDMA、WCDMA。这三种技术本质都是使用不同的码字来区分用户地址，最初的来源都是一位美女发明家海蒂.拉玛（Hedy Lamarr）的一个想法。民用CDMA技术最大的贡献者是Qualcomm，主要解决了组网问题。关键的技术包括功率控制、软切换、Rake接收等等。在CDMA IS-95出现后，欧洲的ETSI也意识到了下一代技术的趋势会是CDMA。但是，作为后来者的ETSI面临着技术先行者Qualcomm设置的巨大专利池。为了尽量绕开专利，WCDMA采用了不同的码字设计，但是并不能避开基本的CDMA组网专利（功率控制、软切换、Rake接收等），这也是Qualcomm在3G时代声称具有核心专利的原因。

在2007年，WiMAX赶上了3G时代的尾巴，进入了IMT-2000 family。它最大的贡献就是将OFDMA技术引入了蜂窝通信系统。相比于CDMA这种窄带多址技术，OFDMA对于可扩展的宽带系统支持更好。同时，相比于传统的FDMA，OFDMA通过完全正交的相邻子载波1/2重叠，提供更高的频谱效率。OFDMA很快引起了业界的极大关注，俨然成为4G的重要备选方案。换句话说，OFDMA此时已经成为最大的移动通信技术“网红”。

IEEE力推WiMAX进入IMT-2000 family有两层含义：首先是为了使用ITU为3G划分的频率；更深一层的含义是在4G时代与3GPP正面竞争。IEEE推出的4G技术是WiMAX（802.16e）的演进版本 – 802.16m。出身较晚的WiMAX标准由于采用了OFDMA等技术，在物理层设计显示出了强大的竞争力。3GPP再次感受到了来自WiMAX的挑战和4G时代的危机。为了迎接来自16m的挑战，3GPP在LTE系统中引入OFDMA和MIMO技术，显著的提升了系统的频谱效率。同时，3GPP在自己擅长的电信网络架构方面提出了“扁平化”的低时延设计。故事的结果相信各位读者已经很熟悉了，16m由于缺少运营商的支持，最终被终止了。

虽然IEEE的802.16m失败了，但是WiMAX和16m带来的多址技术 – OFDMA取得了巨大的成功。这也是迄今为止，我们能找到的最好的移动宽带系统多址方式。

那么，为什么还会有那么多5G的备选多址技术出现呢？且听下回分解。

时间: 2016-8-26 23:35

作者: 2007hp

bluie 发表于 2016-8-24 12:12
这个确实是问题，我个人理解self-contained subframe提供了一种灵活的配置方式。对于覆盖大的区域可以把G ...

基站密度很大的地区，上行被20~50公里外的下行同频干扰，不是GP能解决的

当年28流弊哄哄的拿下了苏北平原的4G，结果网建好之后，终端根本连不上网

然后满世界高薪招聘网优专家

时间: 2016-8-27 06:40

作者: bluie

2007hp 发表于 2016-8-26 23:35
基站密度很大的地区，上行被20~50公里外的下行同频干扰，不是GP能解决的

当年28流弊哄哄的拿下了苏北平 ...

你说的是UL shifting那件事吧，听说在保定外场就有这个问题

时间: 2016-8-27 19:52

作者: lims01

好，谢谢楼主

时间: 2016-8-28 14:24

作者: oxy_hazard

bluie 发表于 2016-8-26 16:14
3-1 多址 - 引子

5G多址有两个特点：

我认为5G最大的问题就是在于多址技术的确定，非正交频分看上去似乎可行，但给系统设计带来的要求简直就是mission impossible.....我反正不太看好这一块，快要碰触到理论极限了......

时间: 2016-8-28 21:37

作者: cyberblog

先进货啊，大牛哦

时间: 2016-8-30 11:25

作者: 麟凤龟龙

楼主写的很好，会持续关注并学习，谢谢

时间: 2016-8-30 14:55

作者: 湖南铁道职院

ID占楼

时间: 2016-8-30 15:38

作者: 951791287

1024

时间: 2016-8-31 10:16

作者: 角落里的拉诺

楼主写的好太棒了坐等更新

时间: 2016-8-31 10:23

作者: 角落里的拉诺

楼主大神，公共号是哪里的公共号？

时间: 2016-8-31 13:20

作者: phei1001

好贴，5G真的来了

时间: 2016-8-31 15:40

作者: gemini_yy

MARK 学习了~~~~~~~~~~

时间: 2016-8-31 16:30

作者: thxulei

学习了

时间: 2016-8-31 22:28

作者: byamani

时间: 2016-9-1 13:43

作者: little_spirit

Mark，学习了。

时间: 2016-9-2 07:22

作者: xrch0303

看到中国很棒，很惊喜啊

时间: 2016-9-2 15:07

作者: skshao

謝謝！

时间: 2016-9-2 17:12

作者: jethrowang13

bluie 发表于 2016-8-27 06:40
你说的是UL shifting那件事吧，听说在保定外场就有这个问题

据说这事儿很严重，移动很关注，貌似分析来分析去是大气波导造成的，而且和环境、时间段相关，华为在搞解决方案，不知道结果如何。

时间: 2016-9-3 10:34

作者: lili_s_3

占位子，天天看，楼主加油，谢谢

时间: 2016-9-5 08:51

作者: taozh10

多多学习一下，了解一下新的知识

时间: 2016-9-5 17:00

作者: winddt

先mark，再好好学习一下

时间: 2016-9-6 14:10

作者: liumingfreefly

好牛，好好学习下~

时间: 2016-9-6 22:02

作者: bluie

jethrowang13 发表于 2016-9-2 17:12
据说这事儿很严重，移动很关注，貌似分析来分析去是大气波导造成的，而且和环境、时间段相关，华为在搞解 ...

后来提了一种技术，叫UL shifting。大概意思就是把UpPTS往后延迟，避开远端小区的TS0和DwPTS的干扰。

时间: 2016-9-6 22:04

作者: bluie

本帖最后由 bluie 于 2016-9-6 22:51 编辑

3-2 多址 - 2

真心后悔没有及时写完多址技术，最近三次RAN1的会议的多址技术居然呈现线性增长，搞得越写越多了。

到了八月下旬的RAN1#86，居然出现了十五种多址提案。上次会议（RAN1#85）还只有不到10种，再上次会议才几种...

这些多址技术有一个共同点，都是非正交多址，目前简称NOMA。

先分辨一个小概念 - NOMA。截止目前为止，出现过两次NOMA，分别是rel-13的LTE和rel-14的5G NR。

在Rel-13的时候，日本的NTT DoCoMo推动了一种功率域的非正交多址技术，叫NOMA。主要思路是把信道质量（SNR）相差很大的两个用户（UE1、UE2）配对，在同一个时频资源块上发送。假设UE1离基站很近，UE2离基站很远。UE2需要做串行干扰消除（SIC），把另一个UE的信号减去，得到本身的信号。好处很明显，资源利用率提高了，缺点就是UE需要引入SIC接收机，复杂度提高了。这种NOMA其实还有个学术的名字叫superposition coding，后来3GPP立项就用了这个名字叫MUST - Multi-User Superposition Transmission。根据理论分析，功率域的superposition可以把信道容量提升一些，画成图形就是直线被上拉成了抛物线。

另一个就是rel-14 5G的NOMA了。这次是一类技术的名称，就是指Non-Orthgnal MA。为什么要在5G提NOMA呢？主要是针对物联网（IoT/MTC）场景提出的。对于IoT来说，每次传输的数据量非常小，按照传统的UL资源请求、传输方式非常不划算。就是说建立连接需要的控制信令数据量已经超过payload本身了，划不来啊。而且时延也挺大，更关键的是IoT重要指标之一是省电，NB-IoT提出的指标是5W/H的电池用10年。传统的资源请求、传输的流程增加了耗电。很自然的提出一个问题：能不能减少两个步骤，变成直接竞争传输呢？这就是Grant Free或者叫Contention Based概念 - UE不请求资源，直接在UL发送。这样碰撞的概率就会增加，需要设计一种方法，在碰撞的情况下也能正确解出信号，这就需要NOMA技术了。因为NOMA可以提供非常大（比正交多址大很多）的地址空间，这样随机选择地址并碰撞的概率就大大降低了。

华为的SCMA、ZTE的MUSA、大唐的PDMA都是这类技术。其实本质都是构造一个非正交向量空间，供UE选择并传输。国内很看重多址的创新，也作为主要技术创新点大力推动。但是这种非正交多址技术其实并不是第一次提出，最早在移动通信系统中应用是CDMA2000时代，当时也是为了解决地址不够的问题，高通提出了非正交CDMA技术。这次，高通提出的RSMA技术就是非正交CDMA技术的升级技术。区别只是在于构造非正交向量的空间方法不同。

时间: 2016-9-7 10:25

作者: jethrowang13

bluie 发表于 2016-9-6 22:02
后来提了一种技术，叫UL shifting。大概意思就是把UpPTS往后延迟，避开远端小区的TS0和DwPTS的干扰。

通过TA来延后UpPTS？印象中好像不止UpPTS，后面的上行子帧也会受到严重干扰，所以要从上行接收算法想办法处理一下。

时间: 2016-9-7 14:14

作者: bluie

jethrowang13 发表于 2016-9-7 10:25
通过TA来延后UpPTS？印象中好像不止UpPTS，后面的上行子帧也会受到严重干扰，所以要从上行接收算法想办法 ...

是的，都往后延迟，避开干扰

时间: 2016-9-7 14:23

作者: 杨学志

bluie 发表于 2016-9-6 22:04
3-2 多址 - 2

真心后悔没有及时写完多址技术，最近三次RAN1的会议的多址技术居然呈现线性增长，搞得越写 ...

NOMA没有容量增益，请看：老杨5G茶话：NOMA只是一个误解（MAC篇）

老杨5G茶话：NOMA只是一个误解（BC篇）

时间: 2016-9-7 15:37

作者: bluie

杨学志发表于 2016-9-7 14:23
NOMA没有容量增益，请看：老杨5G茶话：NOMA只是一个误解（MAC篇）

老杨5G茶话：NOMA只是一个误解（ ...

哈哈，见仁见智吧。

虽然我也不觉得MUST （功率域叠加）会有很明显的增益，只是呈现我看到的。

时间: 2016-9-7 19:14

作者: lili_s_3

好样的，支持楼主。要认真学习你的讲解

时间: 2016-9-7 22:07

作者: zhouqq201

真实快，4G都没普及，5G就来了，干通信累啊

时间: 2016-9-8 07:41

作者: 杨学志

本帖最后由杨学志于 2016-9-8 07:43 编辑

bluie 发表于 2016-9-7 15:37
哈哈，见仁见智吧。

虽然我也不觉得MUST （功率域叠加）会有很明显的增益，只是呈现我看到的。

不明显的增益也没有，复杂度很可靠地增加了，安全性也很安全地降低了，

时间: 2016-9-8 13:34

作者: bluie

杨学志发表于 2016-9-8 07:41
不明显的增益也没有，复杂度很可靠地增加了，安全性也很安全地降低了，

如果分析完全是基于ICIC、甚至多级ICIC的基础上得到的，我不完全同意。

ICIC使用非常依赖于基站算法，甚至对网络部署现场、天线倾角、地形也有很高要求，有些公司的ICIC产品性能在测试中不增反降。

时间: 2016-9-8 18:36

作者: 杨学志

bluie 发表于 2016-9-8 13:34
如果分析完全是基于ICIC、甚至多级ICIC的基础上得到的，我不完全同意。

ICIC使用非常依赖于基站算法， ...

不光是有些公司，整个3GPP对SFR都没搞对，可以看我的《通信之道》，详细解释了其中的机理。现在搞NOMA，更是错上加错。

时间: 2016-9-8 18:56

作者: bluie

杨学志发表于 2016-9-8 18:36
不光是有些公司，整个3GPP对SFR都没搞对，可以看我的《通信之道》，详细解释了其中的机理。现在搞NOMA，更 ...

你说的noma是must吧？这个热度一般吧。

5G NR的NOMA是另一个概念，主要解决物联网上行grant free接入。

时间: 2016-9-9 10:03

作者: 圣龙66

突然对MUST很好奇。

时间: 2016-9-9 14:58

作者: taitan0109

时间: 2016-9-9 15:08

作者: neigevoler

楼主真棒多传点

时间: 2016-9-9 15:22

作者: tongxinrenjiadi

呜啊

时间: 2016-9-9 15:34

作者: csh821028

楼主真棒都5G了真快啊

时间: 2016-9-9 15:37

作者: zhanchengqiang

持续关注更新，楼主光芒万丈

时间: 2016-9-9 17:09

作者: 椰子酥

静静的看5G的标准化过程

时间: 2016-9-9 17:35

作者: clarklh

请教一下，在5g的必要专利中，各家占比大概是多少？

时间: 2016-9-9 20:51

作者: 杨学志

bluie 发表于 2016-9-8 18:56
你说的noma是must吧？这个热度一般吧。

5G NR的NOMA是另一个概念，主要解决物联网上行grant free接入。 ...

Grant free接入算是一个技术方向，不过已经不是superposition coding意义下的NOMA，应该划归传统CDMA的范畴。这个方法还是有很大的风险，应该没有传统的随机接入效率高。

时间: 2016-9-9 21:03

作者: bluie

clarklh 发表于 2016-9-9 17:35
请教一下，在5g的必要专利中，各家占比大概是多少？

标准还没有最终写完，说这个还早。

不过主流技术的推动还是能看出来端倪的。

例如华为的Polar code，当然别的公司可能也做了布局。

时间: 2016-9-9 21:05

作者: bluie

杨学志发表于 2016-9-9 20:51
Grant free接入算是一个技术方向，不过已经不是superposition coding意义下的NOMA，应该划归传统CDMA的范 ...

对于Massive IoT，省电的需求挺强，Grant Free挺被看好。

时间: 2016-9-10 22:46

作者: bluie

本帖最后由 bluie 于 2016-9-11 09:58 编辑

3-3 多址 - 3

如果问主席：问君能有几多愁。主席肯定说看看多址方案就知道了。

在今年四月的RAN1#84bis上，主席报告归纳了所有的NOMA方案，一共是八种。

For UL, Multi-user shared access (MUSA) (e.g., R1-162226)
Resource spread multiple access (RSMA) (e.g., R1-163510)
Sparse code multiple access (SCMA) (e.g., R1-162153)
Pattern defined multiple access (PDMA) (e.g., R1-163383)
Non-orthogonal coded multiple access (NCMA) (e.g., R1-162517)
Low code rate spreading (e.g., R1-162385)
Frequency domain spreading (e.g., R1-162385)
Non-orthogonal multiple access (NOMA) (e.g., R1-163111)

到了八月的RAN1#86会议上，主席报告再次归纳了所有的NOMA方案，就变成15种了。

Sparsecode multiple access (SCMA) (e.g., R1-162153)
Multi-usershared access (MUSA) (e.g., R1-162226)
Lowcode rate spreading (e.g., R1-162385)
Frequencydomain spreading (e.g., R1-162385)
Non-orthogonalcoded multiple access (NCMA) (e.g., R1-162517)
Non-orthogonalmultiple access (NOMA) (e.g., R1-163111)
Patterndivision multiple access (PDMA) (e.g., R1-163383)
Resourcespread multiple access (RSMA) (e.g., R1-163510)
Interleave-GridMultiple Access (IGMA), (e.g., R1-163992)
Lowdensity spreading with signature vector extension (LDS-SVE) (e.g., R1-164329)
Lowcode rate and signature based shared access (LSSA), (e.g., R1-164869)
Non-orthogonalcoded access (NOCA), (e.g., R1-165019)
InterleaveDivision Multiple Access (IDMA), (e.g., R1-165021)
Repetitiondivision multiple access (RDMA), (e.g., R1-167535)
GroupOrthogonal Coded Access (GOCA), (e.g., R1-167535)

主席哭了，不带你们这样的。不但没有按说好的down selection，还增加了7种。于是，主席生气了，在会场说，下次会议（RAN1#86bis）是最后一次讨论多址了，必须得有结论。大家听到后也凌乱了。

这么多多址技术既然都是CDMA扩展技术，怎么分析、比较呢？

R1-166358给出了一些分析方法。按照扩频序列来区分：伪随机长扩频码和固定码本短扩频码。

伪随机长扩频码的代表是RSMA；
固定码本短扩频码的代表是：

Sparse code multiple access (SCMA) (e.g., R1-162153)
Pattern defined multiple access (PDMA) (e.g., R1-163383)
Non-orthogonal coded multiple access (NCMA) (e.g., R1-162517)
Low code rate spreading (e.g., R1-162385)

对于NOMA技术来说，长码空间更大，碰撞概率更低，同时伪随机特性也更好，但短码可以简化多用户检测，简化接收端接收机设计。从缺点角度看，短码首先需要预先设计和优化，在传输中可能需要进行额外的功率回退避免码字不够随机而造成的PAPR，影响链路预算。

很多文献都进行了仿真比较，篇幅所限，这里就不放了。

但通过分析后结论是类似的：

1. 伪随机扩频性能更好一些，这个在CDMA时代就证明了；
2. 固定码本的扩频方法由于码字短，需要预先搜索定义优化码本。

通信人家园 (https://test.txrjy.com/)