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    专题:5G演进技术
    专题导读
    陈山枝, 段晓东, 孙韶辉
    2022, 38(3):  1-2.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022045-1
    摘要 ( 56 )   在线阅读 ( 37 )   PDF下载 (430KB) ( 46 )   可视化   
    参考文献 | 相关文章
    面向融合、智慧、低碳的5G技术演进
    段晓东, 孙滔
    2022, 38(3):  3-9.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022045
    摘要 ( 95 )   在线阅读 ( 30 )   PDF下载 (1039KB) ( 158 )   可视化   
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    随着5G部署规模的扩大,产业界对5G演进的关注度持续提升。5G演进既是现有5G技术的进一步发展,也是5G向6G的过渡。2021年4月,3GPP将5G演进命名为“5G-Advanced”。介绍了5G演进的节奏,归纳了5G技术发展至今的状态,展望了5G演进的方向,提出了以“融合”“智慧”“低碳”3个特征为代表的5G演进趋势。重点介绍了多媒体增强、异构网络融合、网络大数据分析等5G演进方向。结合网络技术的发展,指出了5G演进过程中系统设计的重点和难点。

    5G NTN关键技术研究与演进展望
    缪德山, 柴丽, 孙建成, 柯颋, 刘玉真, 徐晓东, 胡南, 陈山枝
    2022, 38(3):  10-21.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022056
    摘要 ( 86 )   在线阅读 ( 20 )   PDF下载 (1290KB) ( 88 )   可视化   
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    5G非地面网络(non-terrestrial network,NTN)技术是5G通信系统面向卫星通信和低空通信等新应用场景的重要技术,标志着5G技术应用从陆地通信走向了空间通信。首先分析了5G NTN和地面5G的差异点,包括网络架构、时频同步、HARQ和移动性管理等。进而介绍了3GPP Release 17的5G NTN标准进展及关键技术点与3GPP Release 18 的5G NTN增强技术。最后展望了未来空、天、地一体化的技术演进。通过对5G NTN技术研究和标准分析,明确了5G和卫星通信融合的技术路线,并为后续6G空、天、地融合系统研究和设计提供基础。

    直通链路技术的发展与展望
    张博源, 黄学艳, 赵振山, 张世昌, 马腾, 刘亮
    2022, 38(3):  22-36.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022049
    摘要 ( 55 )   在线阅读 ( 17 )   PDF下载 (1161KB) ( 47 )   可视化   
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    直通链路技术己广泛应用于车联网场景。对于直通链路技术的潜在技术方向给出可行的建议,包括传统直通链路技术的增强方向,如载波聚合、使用非授权频谱等;侧行链路对于中继场景的应用扩展,包括终端到终端之间的中继,以及中继的多链接场景;在高精度定位场景使用直通链路技术。并且,给出直通链路技术与各种新技术的融合应用,如智能反射面与区块链技术,从而解决直通链路技术自身的缺陷。

    通感算智一体化技术发展模式
    段向阳, 杨立, 夏树强, 韩志强, 谢峰
    2022, 38(3):  37-48.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022039
    摘要 ( 91 )   在线阅读 ( 24 )   PDF下载 (1528KB) ( 66 )   可视化   
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    面向 5G-Advanced 演进系统和未来 6G 新系统,与通感算智相关的新功能、新业务被不断地开发拓展并融入系统中。阐述了在 5G-Advanced 和 6G 不同阶段,通感算智一体化技术场景用例和未来技术模式功能的需求预期,从中提炼出其技术五大发展模式特征,并以此指导未来 5G-Advanced 系统开发和 6G 新系统的标准化开展,使通感算智一体化技术能得到有效的落地应用和未来商业价值最大化彰显。

    5G-Advanced端到端确定性传输分析与系统设计
    孙海洋, 施艺, 李岩, 范强, 马欣
    2022, 38(3):  49-56.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022055
    摘要 ( 53 )   在线阅读 ( 10 )   PDF下载 (689KB) ( 74 )   可视化   
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    5G蜂窝网络因具有部署灵活、线缆成本低、移动性较强、服务质量(quality of service,QoS)控制完善和可扩展性强等优势,在工厂场景中具有很广泛的应用前景。但同时,工厂中的确定性业务对蜂窝网络控制也提出了一定的要求。所以在 5G-Advanced 的相关讨论中,业界也提出研究支持超低时延的5G蜂窝网络。为了满足2 ms的时延要求,提出了N3接口确定性和跨层调度优化两种关键技术以减少在传输网和空口的传输或等待时延。这两种技术在现有的蜂窝网络与确定性网络的互通通信机制和网络协议的基础上进行了改进,在对现有的网络协议改动不大的前提下,能很好地满足确定性业务较高的时延要求。

    5G XR及多媒体增强技术分析
    史晓楠, 熊春山, 倪慧, 王丹
    2022, 38(3):  57-64.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022053
    摘要 ( 75 )   在线阅读 ( 19 )   PDF下载 (571KB) ( 42 )   可视化   
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    5G XR(extended reality,扩展现实)及多媒体增强是5G-Advanced网络中非常重要的业务场景,随着用户对新兴的新媒体服务的需求逐渐增长,网络需要针对 XR 等多媒体业务做出相应的增强。主要介绍了XR及增强多媒体的主要业务场景,包括沉浸式虚拟现实、增强现实、基于混合现实的远程遥控技术、虚拟工厂、远程无人机控制等。针对XR的典型业务场景,在已有的国际标准对XR技术的研究和支持的基础上,针对5G XR及多媒体增强,仍然需要在QoS机制设计、网络和应用的相互感知和传输协同、大规模XR业务流的同步传输以及节能等方面进行针对性设计,从而实现5G网络对XR及多媒体增强业务更好的支持。

    面向5G-Advanced无线系统的高精度定位技术
    任斌, 张振宇, 方荣一, 任晓涛, 李健翔, 侯云静, 于哲, 孙韶辉
    2022, 38(3):  65-73.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022041
    摘要 ( 66 )   在线阅读 ( 14 )   PDF下载 (684KB) ( 62 )   可视化   
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    随着定位技术的快速发展,面向5G-Advanced的高精度定位技术正受到越来越多的关注。首先,介绍了第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)Rel-16和Rel-17的5G定位标准现状和Rel-18的5G-Advanced定位技术增强方向。其次,重点研究了5G正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号模型和载波相位定位技术需要解决的 3 个关键算法:基于锁相环的载波相位测量算法、基于参考终端的双差分算法和基于拓展卡尔曼滤波的用户设备(user equipment,UE)位置解算算法。最后,分析了低功耗高精度定位技术方案和基于定位参考设备的定位精度增强技术方案。

    基于人工智能的大规模天线信道状态信息反馈研究
    黄秋萍, 刘晓峰, 高秋彬, 刘正宣, 金立强, 孙韶辉
    2022, 38(3):  74-83.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022051
    摘要 ( 56 )   在线阅读 ( 14 )   PDF下载 (723KB) ( 63 )   可视化   
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    信道状态信息(channel state information,CSI)的精确获取是大规模天线发挥效能的关键。在现有的通信系统中,上下行链路互易性不理想时,基于码本进行下行链路的 CSI 反馈。随着天线规模的增大,码本CSI反馈所需要的开销也越来越大。给出了基于人工智能(artificial intelligence,AI)的CSI反馈压缩方法,分析了基于AI的CSI反馈的标准化影响、通信流程与面临的挑战,提供了评估结果。评估结果表明,相对于基于频域基向量压缩的码本CSI反馈,基于AI的CSI反馈在相同的反馈精度下可以显著地降低反馈开销。

    NR MIMO增强演进及标准化进展
    李南希, 朱剑驰, 郭婧, 尹航, 佘小明
    2022, 38(3):  84-92.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022038
    摘要 ( 43 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (858KB) ( 37 )   可视化   
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    大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术作为 5G 的关键使能技术之一,在5G网络的商用部署中发挥了重要的作用。结合5G系统的演进与实际部署经验,3GPP Release 17在MIMO增强演进方面做了一系列标准化工作。聚焦3GPP标准化工作,介绍并分析了MIMO增强的标准化进展,并重点阐述了多波束增强与多传输点传输增强。最后对3GPP Release 18 MIMO增强标准化工作进行了展望。

    5G NR RedCap关键技术研究
    李晗阳, 翁玮文, 李男, 张龙, 程锦霞
    2022, 38(3):  93-101.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022044
    摘要 ( 76 )   在线阅读 ( 19 )   PDF下载 (832KB) ( 83 )   可视化   
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    面向工业无线传感器、视频监控、可穿戴等场景,3GPP Release 17(Rel-17)提出了一种5G轻量级用户终端(reduced-capability user equipment,RedCap UE)类型,能够在满足这类业务需求的前提下极大降低终端成本。首先,介绍了5G RedCap技术的标准化研究进展;然后,分析了RedCap的典型应用场景及其关键指标;然后,从终端优化及网络性能提升两方面对RedCap技术带来的复杂度降低特性及相关增益进行了深入研究;最后,总结了RedCap技术的发展潜力与未来演进方向。

    5G-Advanced低功耗唤醒接收机和唤醒信号技术
    潘学明, 曲鑫
    2022, 38(3):  102-112.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022058
    摘要 ( 62 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (780KB) ( 52 )   可视化   
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    对于可穿戴设备和物联网终端来说,设备的功耗至关重要。低功耗唤醒接收机和唤醒信号技术能够实现微瓦级的终端待机功耗,大幅度提升终端设备的电池寿命,可广泛适用于智能可穿戴设备、物联网设备、智能手机等终端类型。该技术已经被3GPP标准组织立项研究,有望成为5G-Advanced中终端侧的标志性技术之一。对低功耗唤醒接收机和唤醒信号技术进行了初步探讨,包括低功耗唤醒接收机的应用场景和需求、电路结构、唤醒信号设计、移动性和测量、与现有系统共存、干扰抑制等方面。

    研究与开发
    移动边缘计算中资源分配和定价方法综述
    邹璐珊, 黄晓雯, 杨敬民, 郑艺峰, 张光林, 张文杰
    2022, 38(3):  113-132.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022022
    摘要 ( 59 )   在线阅读 ( 15 )   PDF下载 (1384KB) ( 41 )   可视化   
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    移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)通过将计算任务卸载至边缘服务器,降低网络负荷,减少传输时延,提升用户服务体验。因此,MEC受到了广泛关注,并成为5G的关键技术。资源分配作为MEC的主要问题,在提升能量效率、缩短任务时延和节约成本方面具有非常重大的研究意义。首先,介绍了MEC的基本概念、参考架构和技术优势;然后,从技术层面和经济层面归纳总结了MEC中最新的资源分配和定价策略;最后,讨论了MEC资源分配和定价策略中可能存在的问题与挑战,并提出了一些可行的解决方案,为后续研究发展提供参考。

    窃听者随机分布SWIPT-NOMA系统的物理层安全
    丁一凡, 李光球, 李辉
    2022, 38(3):  133-142.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022059
    摘要 ( 26 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (772KB) ( 14 )   可视化   
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    非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)与无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)技术的组合可提高无线系统的频谱效率,并能够解决用户节点的电能供应问题。然而,当能量收集器要恶意窃听基站发送的机密信息时,SWIPT-NOMA系统的信息安全传输会受到威胁,为增强其物理层安全(physical layer security,PLS)性能,提出了一种采用发射天线选择和功率分割策略的SWIPT-NOMA系统PLS模型。如果各能量收集器的空间位置随机分布服从泊松点过程,利用空间泊松分布生成函数推导SWIPT-NOMA系统的安全中断概率和非零安全容量概率近似表达式。数值计算与仿真结果表明,所推导的表达式具有很高的准确性,且可用于研究窃听者密度、基站与远近端信息接收者之间的距离、基站发射天线数以及功率分割因子等参数对SWIPT-NOMA系统PLS性能的影响。

    基于图神经网络的网络性能智能预测
    李奕江, 叶会标, 谢仁华, 楼佳丽, 庄丹娜, 李传煌
    2022, 38(3):  143-157.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022062
    摘要 ( 60 )   在线阅读 ( 9 )   PDF下载 (1937KB) ( 63 )   可视化   
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    传统网络性能预测技术存在网络状态获取不够全面及网络性能评估准确性欠佳等问题,利用图神经网络学习推理网络关系数据的特点,结合捕获的网络全局信息,提出了一种基于图神经网络的网络性能智能预测方法。通过网络系统抽象及网络性能建模,将复杂的网络信息转化为形式化的图数据进行描述,利用图空域卷积处理图网络节点的消息传递过程,实现网络信息之间的关系推理,研究了实现网络性能预测的图神经网络模型,提出了一种能处理流量矩阵、网络拓扑、路由策略、节点配置的图神经网络体系结构,最后通过实验论证了模型能更好地实现包括时延、抖动和丢包率的网络性能的准确预测。

    复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计模型
    戴亚盛, 马柏林, 乐光学
    2022, 38(3):  158-171.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022061
    摘要 ( 29 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (2161KB) ( 22 )   可视化   
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    海洋表面受电磁波稀疏散射、海浪阴影衰落、舰船摆动、晴雾雨雪等复杂环境因素影响,海上无线通信信道衰落建模极其复杂。通过分析直射、镜面反射、漫反射和复杂气象环境对信道衰落的影响,提出了复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计模型。设计改进蜂群算法对该信道衰落估计模型求解,构建以sin(·)函数为算子引导跟随蜂进行搜索,降低搜索空间,提高求解效率和精度。引领蜂以概率P接收侦查蜂解进行更新,抑制求解算法陷入局部最优的问题。实验结果表明,提出的模型与波动双射线模型和地球曲率模型相比,精度平均提升13.58%和11.43%;与布谷鸟搜索、遗传算法、模拟退火算法等对比分析,搜索时间分别减少60.48%、45.18%、43.23%。

    基于萤火虫群优化的虚拟机放置方法
    徐胜超, 熊茂华, 周天绮
    2022, 38(3):  172-182.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022060
    摘要 ( 23 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (1046KB) ( 13 )   可视化   
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    利用虚拟机放置策略对云数据中心的物理资源利用效率进行优化十分必要。提出了基于萤火虫群优化的虚拟机放置(glowworm swarm optimization based VM placement,Gso-wmp)方法。GSO-VMP方法将物理主机的处理器使用效率表示为荧光素值,当一个虚拟机被放置到物理主机上时,该物理主机的荧光素值都要进行更新;能够在局部径向范围内搜索到更多的可用物理主机,完成虚拟机放置,减少了虚拟机的迁移次数,从而间接地节省了物理主机的能量消耗。使用CloudSim作为GSO-VMP的仿真环境进行仿真,实验结果表明,GSO-VMP方法使得云数据中心的能耗降低、多维物理资源利用率提高。

版权信息
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主办单位:中国通信学会
     人民邮电出版社
出版单位:北京信通传媒有限责任公司
主  编:陈山枝
编辑部主任:吴娜达
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国际标准刊号:ISSN 1000-0801
国内统一刊号:CN 11-2103/TN
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