大唐杯官网视频笔记（三）——5G网络架构与组网部署

一、5G网络架构及演进概述

1.1 5G网络整体架构

移动通信国际标准发展

TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）

是第三代移动通信技术（3G）的一种标准，由中国主导提出并发展，主要在中国市场部署使用。

TD（时分）：采用时分双工技术（Time Division Duplexing, TDD），时分双工是一种通过时间分割来实现双向通信的双工技术，其核心原理是在同一频率信道上，通过时间交替分配实现上行链路和下行链路的数据传输。

同步码分多址SCDMA（Synchronous Code Division Multiple Access）:一种结合了CDMA（码分多址）和严格同步技术的多址接入方案，其核心原理是通过同步传输和正交码分配来提升系统容量并降低干扰。

SCDMA在传统CDMA的基础上引入严格的时同步机制，确保所有用户的信号在基站端保持时间对齐，从而利用码字的正交性区分用户。关键点如下：

同步传输：所有终端的上行信号严格同步到达基站，避免异步CDMA中的多径干扰和码间串扰。

正交扩频码：为每个用户分配唯一的正交码（如Walsh码、OVSF码），通过相关检测分离用户信号。

时分复用（TDD）：常与TDD结合（如TD-SCDMA），通过时间划分进一步区分上下行链路。

宽带码分多址WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）：基于码分多址CDMA技术，但采用更宽的带宽以提高数据传输速率和系统容量。

WCDMA的核心思想是利用扩频技术和正交码区分用户，所有用户在同一频率、同一时间传输数据，但通过不同的扩频码（Spreading Code）进行分离。主要特点包括：

宽带传输：占用5MHz带宽（相比2G更宽），支持更高数据速率。

码分多址（CDMA）：每个用户分配唯一的扩频码，基站通过相关检测分离信号。

功率控制：动态调整发射功率，避免“远近效应”。

软切换（Soft Handover）：终端可同时连接多个基站，提高切换稳定性。

频分双工实现双向通信FDD-LTE（Frequency Division Duplexing Long-Term Evolution）：4G移动通信的核心技术之一，其核心设计目标是提供高数据速率、低时延和优化的频谱效率。

双工方式：频分双工（FDD）

上下行分离频段：上行（UL）和下行（DL）分别分配对称的独立频段。

双工器隔离：通过射频双工器实现同一终端在同一时间点的全双工通信，避免收发干扰。

5G标准及演进

5G理论基础

5G基于香农定理，仍处于经典电磁波理论窗口期，基于公式，提出技术增强，香农公式如下;

基于香农定理（Shannon Capacity Formula）给出的信道容量公式：

                                        

1. 增加带宽（B）：全频谱接入

利用毫米波（mmWave，24-100GHz）和Sub-6GHz频谱，将可用带宽从4G的20MHz扩展至400MHz（毫米波）甚至更高。

支持载波聚合（CA）和动态频谱共享（DSS）。

2. 提升信噪比（S/N）：Massive MIMO与波束赋形

Massive MIMO：采用64/128天线阵列，通过空间复用增加信号强度（S），同时抑制干扰（I）。

波束赋形（Beamforming）：利用相位控制将能量聚焦于目标用户，提升信号质量（S）并降低多用户干扰（I）。

3. 降低干扰（I）：超密集组网与小基站

超密集组网（UDN）：部署低功率小基站（Small Cells），缩短用户与基站距离，提升信号强度（S），同时通过频率复用降低跨小区干扰（I）。

干扰协调（IC，Interference Coordination）：采用eICIC（增强型干扰协调）和CoMP（协同多点传输）动态管理资源。

4. 提升频谱效率（log项优化）：高阶调制与信道编码

高阶调制：从4G的64QAM升级至256QAM/1024QAM，每符号携带更多比特（提升 log⁡log 内有效信息量）。

先进信道编码：数据信道采用LDPC码（低密度奇偶校验码），控制信道采用Polar码，逼近香农极限。

5G主要技术维度

通过更高的频谱提升吞吐量，通过大规模天线技术MIMO和高阶调制提高频谱效率，频段高，波长小，覆盖范围小，基站部署数量多。高热点高容量，超密集组网，需要更多基站。

场景	核心需求	关键技术	典型行业
eMBB 增强移动宽带	高速率、大容量