周巖

摘 要：目前，5G已成為無線通信技術(shù)的熱點研究內(nèi)容，其甚至被認(rèn)為是現(xiàn)代最具應(yīng)用前景的技術(shù)，可滿足用戶對移動無線技術(shù)的使用需要。另外，我國政府十分重視無線通信技術(shù)的研發(fā)，并加大了在技術(shù)跟蹤與預(yù)研上的投入。據(jù)此背景，筆者結(jié)合工作經(jīng)驗，淺析5G無線通信技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：5G；無線通信；關(guān)鍵技術(shù)

5G無線通信技術(shù)是第五代移動網(wǎng)絡(luò)通用技術(shù)，其是一種以用戶為中心及以云計算、NFV、SDN等為技術(shù)支撐的新型網(wǎng)絡(luò)，具有數(shù)據(jù)傳輸速率快、兼容性好及電池使用壽命長等優(yōu)點，從而為現(xiàn)代社會活動的開展提供了方便。通過梳理分析，筆者分別從如下方面淺析5G無線通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)：

1 多天線傳輸技術(shù)

為了適應(yīng)未來通信技術(shù)的發(fā)展，急需提高頻譜資源的利用率，比如LSAS、MIMO技術(shù)等便是在這種背景下提出的。其中，LSAS技術(shù)的應(yīng)用可提高小區(qū)及邊緣用戶的頻譜效率，同時可通過劃分空間位置及利用空分多址來為多個用戶提供服務(wù)。在LTE、LTE-Advanced中，目前推出的對MIMO的增強(qiáng)性改進(jìn)可滿足小區(qū)容量及下載速率的要求，但LTE-Advanced的基站下行至多僅能支持八根發(fā)送天線，這將嚴(yán)重制約技術(shù)性能的提高。對此，在未來的5G無線通信中，AAS技術(shù)的引入將更易實現(xiàn)大規(guī)模MIMO在小區(qū)基站上的部署，從而有助于3D波束形成的實現(xiàn)、系統(tǒng)容量的增加及滿足用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需要。與LTE基站所用的多天線相比，5G參照軍用相控陣?yán)走_(dá)來設(shè)計天線可提升空間的自由度，而基于這一思路的LSAS技術(shù)支持將天線同時設(shè)在垂直和水平方向上，如此不僅可以增加波束在垂直方向上的維度，還可以提高不同用戶的隔離。另外，將有源天線技術(shù)引入其中將提升天線的性能及降低耦合對天線造成的能耗損失，從而有助于推動LSAS技術(shù)向商業(yè)化方向發(fā)展?？傊?，LSAS技術(shù)的應(yīng)用有助于提升單用戶、多用戶的MIMO性能及系統(tǒng)的容量。

2 高頻傳輸技術(shù)

為了滿足5G技術(shù)對傳輸帶寬的需要，急需將射頻器件的工作頻率調(diào)整到更佳的狀態(tài)上。在這一背景下，未來的5G技術(shù)應(yīng)向以毫米波頻段為代表的高頻段擴(kuò)展，以滿足在短距離實現(xiàn)高速傳輸?shù)囊?。目前，世界上大的通信企業(yè)都積極致力于相關(guān)的研究工作，且研究也證實了將高頻段應(yīng)用在移動通信的特定環(huán)境中具有可行性。但在電磁傳播特性的影響下，高頻傳輸?shù)膶崿F(xiàn)仍困難重重，且在空氣的吸收作用下，電磁波的路徑損耗將隨頻段的升高而增大。另外，高頻段主要沿直射路徑傳輸及其繞射能力極差，因此一旦基站到用戶的直視路徑受阻時，便會使其傳輸性能下降，外加高頻段器件的工藝尚不成熟，這些都將在一定程度上阻礙高頻段通信的實現(xiàn)。因此，在未來5G技術(shù)的發(fā)展中，應(yīng)重視對高頻傳輸技術(shù)的研究和攻關(guān)。

3 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

為了滿足未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)激增的需要，通過加密小區(qū)部署將有助于提升5G網(wǎng)絡(luò)的總體性能，即通過將更多低功率的節(jié)點引入網(wǎng)絡(luò)中，可增強(qiáng)熱點、消除盲點、擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋及提升系統(tǒng)的容量。但小區(qū)密度的增大會增加整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，從而加劇了其中存在的干擾問題，因此密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)以干擾管理及網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能為研究重點，尤其是如何提升邊緣用戶的性能。密集小區(qū)技術(shù)的應(yīng)用使得網(wǎng)絡(luò)變得更加的靈活，如此根據(jù)用戶的季節(jié)性及臨時性需求，便可實現(xiàn)新小區(qū)的快速部署。據(jù)此，未來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將以“臨時微蜂窩+長期微蜂窩+宏蜂窩”為主，且這一結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將有助于實現(xiàn)靈活性更高的5G網(wǎng)絡(luò)。另外，增加小區(qū)密度可提升網(wǎng)絡(luò)容量及無線資源的利用率。據(jù)仿真結(jié)果顯示，宏小區(qū)200戶用戶數(shù)僅可使微蜂窩的滲透率上升20%，如此從理論上來講，便可使小區(qū)容量提升1000倍，且這一性能與用戶數(shù)量呈正相關(guān)。5G的服務(wù)區(qū)域以人口密集的城市中心等區(qū)域為主，因此密集小區(qū)技術(shù)的應(yīng)用將極大地促進(jìn)5G的發(fā)展。但在密集小區(qū)技術(shù)的應(yīng)用中，小區(qū)間的干擾將在一定程度上阻礙5G的發(fā)展。針對這一問題，主要的解決辦法如下：一是采用基于功率域、頻域和時域的干擾協(xié)調(diào)機(jī)制；二是采用eICIC技術(shù)，其中包括網(wǎng)絡(luò)側(cè)的小區(qū)檢測與干擾消除技術(shù)、CRS抵消技術(shù)等。實踐證實，在不同的自由度上，eICIC技術(shù)的應(yīng)用可通過調(diào)度來實現(xiàn)互相干擾的信號相互正交，繼而消除干擾。另外，干擾消除與對齊技術(shù)、認(rèn)知技術(shù)等的引入將在一定程度上加強(qiáng)對干擾的管理?？傊芗W(wǎng)絡(luò)技術(shù)在5G中的應(yīng)用前景非?？捎^。

4 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

未來5G的發(fā)展將形成“Wi-Fi+蜂窩”的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具體可利用非授權(quán)頻段來分流業(yè)務(wù)，同時移動通信的業(yè)務(wù)量與基站的業(yè)務(wù)量、計算量呈正相關(guān)，因此D2D網(wǎng)絡(luò)的提出便是為了減輕基站的壓力及加快傳輸速度。目前，在LTE Rel-13中，D2D技術(shù)的應(yīng)用將使其成為未來5G的關(guān)鍵技術(shù)。D2D技術(shù)是指通過復(fù)用小區(qū)資源實現(xiàn)終端間的直接通信，因此這種直接交換數(shù)據(jù)或提供服務(wù)的形式將有助于降低蜂窩網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)、增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的魯棒性、提高比特速率及降低移動終端電池的功率。但將D2D通信系統(tǒng)與蜂窩通信系統(tǒng)融為一體時，D2D輔助通信系統(tǒng)資源的調(diào)度難度將隨之增加。

5 結(jié)語

在未來的發(fā)展中，5G無線通信技術(shù)無疑會成為通信設(shè)備廠商與運營商的重要競爭力，但當(dāng)前，這一技術(shù)尚處在起步階段，仍存在諸多問題亟待攻克。因此，在5G無線通信技術(shù)的研究中，應(yīng)重視對這一技術(shù)的提前研究及跟蹤，以提升其對我國通信行業(yè)的影響力。

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（作者單位：深圳市都信建設(shè)監(jiān)理有限公司）