李亞鵬

【摘要】 移動(dòng)通信在20多年的時(shí)間里得到了飛速的發(fā)展，人類社會(huì)進(jìn)入了高效率，各方面業(yè)務(wù)需求都呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。隨著第四代移動(dòng)通信技術(shù)的商用，世界范圍內(nèi)已經(jīng)開始了第五代移動(dòng)通信（5G）的研發(fā)。第五代通信系統(tǒng)（5G）是一個(gè)多技術(shù)融合的產(chǎn)品，通過技術(shù)的更迭和進(jìn)行創(chuàng)新從而滿足廣泛的數(shù)據(jù)、連接的各種業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的需要進(jìn)而大幅度改善用戶體驗(yàn)。本文重點(diǎn)介紹5G的性能指標(biāo)，并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】 5G 通信工程 5G性能指標(biāo) 無線通信技術(shù)

進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著移動(dòng)智能手機(jī)及業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，促使移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展的階段，使得人們對(duì)數(shù)據(jù)的需求急劇增長(zhǎng)。未來5G會(huì)服務(wù)于人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，如：智能家居，快捷支付，室?nèi)設(shè)計(jì)，軍事航天等等。同時(shí)，也將與實(shí)體金融，交通運(yùn)輸?shù)葘?shí)體行業(yè)有機(jī)結(jié)合。這些都是對(duì)未來5G的性能以及各項(xiàng)指標(biāo)提出了更多的要求。

一、5G系統(tǒng)的先進(jìn)性的指標(biāo)

1.1頻帶利用率高

在現(xiàn)階段的水平上，高頻段頻譜利用率還較低，由于受到高頻段無線電波的穿透能力影響，但在5G通信技術(shù)中，高頻段頻譜的使用范圍會(huì)很廣泛。

1.2通信系統(tǒng)性能提高

5G將更加廣泛的運(yùn)用多點(diǎn)、多天線、多用戶、多小區(qū)的相互協(xié)作、相互組網(wǎng)，以此來大幅度提高通信系統(tǒng)的性能。

1.3能耗和運(yùn)營(yíng)成本降低

5G的重點(diǎn)探索研究方向是其設(shè)計(jì)以及配置，運(yùn)營(yíng)商實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源通過檢測(cè)業(yè)務(wù)流量，這樣，可以就會(huì)降低能耗和不必要的網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)營(yíng)成本。

二、5G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1非正交多址接入技術(shù)

非正交多址技術(shù)（NOMA）的基本思想是在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，通過引入干擾信號(hào)，通過串行干擾刪除（SIC）接受機(jī)，在接收端實(shí)現(xiàn)正確破解。NOMA的子信道傳輸采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，子信道之間是正交的，互不干擾，并且多個(gè)用戶共享。同一子信道上不同用戶之間是非正交傳輸。通過在發(fā)送端對(duì)同一子信道上的各個(gè)用戶采用功率復(fù)用技術(shù)發(fā)送信號(hào)，根據(jù)不同用戶信號(hào)功率大小，SIC接收機(jī)會(huì)按照一定的順序進(jìn)行干擾消除從而實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)和區(qū)分用戶的功能。

2.2濾波組多載波技術(shù)（FBMC）

FBMC中，由于沖擊響應(yīng)和頻率響應(yīng)的不同，原型濾波器可以根據(jù)各自的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而各濾波之間不再必須是正交的；能實(shí)現(xiàn)各子載波之間的交疊后的靈活控制各、子載波帶寬設(shè)置，進(jìn)而可對(duì)相鄰子載波之間的干擾進(jìn)行控制處理，并對(duì)一些零散的頻譜資源使用更加便捷；各子載波之間不需要同步，信道估計(jì)。適合于難以實(shí)現(xiàn)各用戶之間嚴(yán)格同步的上行鏈路。但由于各載波之間相互不正交，子載波之間存在干擾；采用非矩陣波形，導(dǎo)致符號(hào)存在時(shí)域干擾，需要通過采用一些技術(shù)來進(jìn)行干擾的消除。

2.3毫米波

傳統(tǒng)的多種無線接入技術(shù)疊加型網(wǎng)絡(luò)中，宏基站與小基站均工作于低頻段，這就帶來了頻繁切換的問題，用戶體驗(yàn)差。人們利用毫米波小基站工作于高頻段特性，作為移動(dòng)通信的用戶數(shù)據(jù)，然而平面宏基站將會(huì)工作于低頻段，會(huì)作為移動(dòng)通信的控制平面。在未來的疊加網(wǎng)絡(luò)中會(huì)很常見。

2.4大規(guī)模MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于WIFI、LTE等。理論上，天線越多，頻譜效率和傳輸可靠性就越高。

大規(guī)模 MIMO的基本特征是：將數(shù)量繁多的天線配置在基站覆蓋域內(nèi)，天線會(huì)被大規(guī)模陣列集中放置。這樣會(huì)帶來如下優(yōu)點(diǎn)：首先，多個(gè)用戶可在同一時(shí)頻資源上與在覆蓋范圍內(nèi)的基站同時(shí)進(jìn)行通信，這樣用戶可以最大程度利用大規(guī)模天線配置帶來的空間自由度從而提升頻譜效率；其次，利用大規(guī)模天線帶來的分集增益和陣列增益，還可提升用戶與基站通信的功率效率。

2.5超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

在未來的5G通信中，無線通信網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)綜合化、寬帶化、多元化、智能化的方向演進(jìn)。隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng)。這使得超密集網(wǎng)絡(luò)成為實(shí)現(xiàn)未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。其能夠?qū)Σ煌瑯I(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，使系統(tǒng)容量擴(kuò)大。未來將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個(gè)以上。與此同時(shí)，越來越集中的的網(wǎng)絡(luò)安置也使得網(wǎng)絡(luò)間拓?fù)涓訌?fù)雜，各個(gè)小區(qū)之間干擾已經(jīng)成為限制系統(tǒng)容量的一個(gè)關(guān)鍵因素并且極大地降低了網(wǎng)絡(luò)能效。小區(qū)間快速發(fā)現(xiàn)、密集小區(qū)間協(xié)作、干擾消除方案等，都是目前密集網(wǎng)絡(luò)方面的研究熱點(diǎn)。

三、結(jié)束語

隨著對(duì)第五代移動(dòng)通信技術(shù)研究的不斷深入，全球業(yè)界也將逐漸對(duì)5G的系統(tǒng)特征統(tǒng)一認(rèn)識(shí)；在大幅度提升4G系統(tǒng)能力基礎(chǔ)上，5G將在多種場(chǎng)景下更好的滿足人們的需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的優(yōu)化配置。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]馮巖. 5G研發(fā)爭(zhēng)分奪秒[J]. 中國(guó)無線電，2014（01）.

[2]尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，鄔賀銓。5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)科學(xué).2014，44，5：551-563.