李萬(wàn)彬

【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，5G的研發(fā)投入越來(lái)越大，5G存在著先天的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，下面我們具體來(lái)分析一下。

【關(guān)鍵詞】 移動(dòng)通信 5G優(yōu)勢(shì)

一、引言

5G的發(fā)展區(qū)域成熟，然而5G存在哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)值得我們?nèi)パ芯亢屯茝V呢？下面進(jìn)行闡述。

二、 5G技術(shù)優(yōu)勢(shì)

優(yōu)勢(shì)1：實(shí)現(xiàn)2n子載波間隔擴(kuò)展的可擴(kuò)展OFDM參數(shù)配置

實(shí)現(xiàn)2n子載波間隔擴(kuò)展的可擴(kuò)展OFDM參數(shù)配置5G NR設(shè)計(jì)中最重要的決定之一是選擇無(wú)線電波形和多址接入技術(shù)。在已經(jīng)評(píng)估并且將繼續(xù)評(píng)估多種方式的同時(shí)，通過(guò)廣泛研究發(fā)現(xiàn)，正交頻分復(fù)用（OFDM）體系 — 具體來(lái)說(shuō)包括循環(huán)前綴正交頻分復(fù)用（CP-OFDM）1 和離散傅里葉變換擴(kuò)頻正交頻分復(fù)用（DFT-S OFDM）2 — 是面向5G增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）和更多其他場(chǎng)景的正確選擇。由于LTE在下行鏈路中使用OFDM并且在上行鏈路中使用DFT-S OFDM，研究表明[1]，上行鏈路支持DFT-S-OFDM和CP OFDM具有優(yōu)勢(shì)，基于場(chǎng)景自適應(yīng)切換對(duì)于DFT-S OFDM的鏈路預(yù)算和MIMO空間復(fù)用都有好處。最近3GPP NR第14版研究項(xiàng)目同意在eMBB下行鏈路中支持CP-OFDM并且針對(duì)eMBB上行鏈路DFT-S-OFDM與CP-OFDM形成互補(bǔ)。

優(yōu)勢(shì)2：靈活、動(dòng)態(tài)、自給式TDD子幀設(shè)計(jì)

5G NR設(shè)計(jì)的另一個(gè)關(guān)鍵組件是將支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在相同頻率上高效復(fù)用構(gòu)想的（和無(wú)法預(yù)料的）[2]5G服務(wù)的靈活框架。針對(duì)該5G NR框架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組件是自給式集成子幀，通過(guò)在相同子幀（例如，以TDD下行鏈路為中心的子幀）內(nèi)包含數(shù)據(jù)傳輸和后解碼確認(rèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)更低延遲。有了5G NR自給式集成子幀，每個(gè)傳輸都是在一個(gè)時(shí)期內(nèi)完成的模塊化事物（例如，下行授權(quán) > 下行數(shù)據(jù) > 保護(hù)時(shí)間 > 上行確認(rèn)）。除更低延遲之外，該模塊化子幀設(shè)計(jì)支持前向兼容性、自適應(yīng)UL/DL配置、先進(jìn)互易天線技術(shù)（例如，基于快速上行探測(cè)的下行大規(guī)模MIMO導(dǎo)向）以及通過(guò)增加子幀頭（例如，免授權(quán)頻譜的競(jìng)爭(zhēng)解決頭）支持的其他使用場(chǎng)景 — 讓該項(xiàng)發(fā)明成為滿(mǎn)足許多5G NR需求的關(guān)鍵技術(shù)。

優(yōu)勢(shì)3：先進(jìn)、靈活的LDPC信道編碼

連同可擴(kuò)展參數(shù)配置和靈活的5G NR服務(wù)框架，物理層設(shè)計(jì)應(yīng)包括可提供穩(wěn)健性能和靈活性的高效信道編碼方案。盡管Turbo碼一直非常適合3G和4G，從復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看，當(dāng)擴(kuò)展到極高吞吐量和更大塊長(zhǎng)度時(shí)，低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC）具有優(yōu)勢(shì)。此外，LDPC編碼已被證明，對(duì)于需要一個(gè)高效混合ARQ體系的無(wú)線衰落信道來(lái)說(shuō)，它是理想的解決方案[3]。因此，最近3GPP選定先進(jìn)的LDPC作為eMBB數(shù)據(jù)信道編碼方案。

優(yōu)勢(shì)4：先進(jìn)大規(guī)模MIMO天線技術(shù)

5G設(shè)計(jì)還促進(jìn)MIMO天線技術(shù)發(fā)展。通過(guò)智能地使用更多天線，可以提升網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋面。即，更多空間數(shù)據(jù)流可以顯著提高頻譜效率（例如，借助多用戶(hù)大規(guī)模MIMO），支持每赫茲傳輸更多比特，并且智能波束成形和波束跟蹤可以通過(guò)在特定方向聚焦射頻能量來(lái)擴(kuò)展基站范圍[4]。已展示5G NR大規(guī)模MIMO技術(shù)將如何在具有3D波束成形能力的基站，利用2D天線陣列開(kāi)啟6 GHz以下頻譜的更高頻段。借助快速互易TDD大規(guī)模MIMO，測(cè)試結(jié)果顯示，面向在3 GHz至5GHz頻段工作的5G NR新部署重用現(xiàn)有宏蜂窩基站是可行的。全新多用戶(hù)大規(guī)模MIMO設(shè)計(jì)的這些測(cè)試結(jié)果顯示，容量和小區(qū)邊緣用戶(hù)吞吐量顯著提升，這對(duì)提供更統(tǒng)一的5G移動(dòng)寬帶用戶(hù)體驗(yàn)很關(guān)鍵。5G設(shè)計(jì)不僅面向宏/小型基站部署支持使用3至6 GHz頻段的更高頻率，而且將面向移動(dòng)寬帶開(kāi)辟24 GHz以上頻段毫米波新機(jī)會(huì)。在這些高頻上可用的充裕頻譜能夠提供將重塑數(shù)據(jù)體驗(yàn)的極致數(shù)據(jù)速度和容量。

優(yōu)勢(shì)5：先進(jìn)頻譜共享技術(shù)

頻譜是移動(dòng)通信最重要的資源，獲得更多頻譜意味著網(wǎng)絡(luò)可以提供更高用戶(hù)吞吐量和容量。但是頻譜稀缺，我們必須尋找充分利用現(xiàn)有資源的創(chuàng)新方式[5]。今天，我們正開(kāi)創(chuàng)頻譜共享技術(shù)，例如LTE-U/LAA、LWA、LSA、CBRS和MulteFire。5G NR設(shè)計(jì)為原生支持全部頻譜類(lèi)型，靈活地利用潛在頻譜共享新范式，因幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有前向兼容性。這創(chuàng)造在5G中將頻譜共享提升到新水平的創(chuàng)新機(jī)會(huì)。這些創(chuàng)新將提供更多可用頻譜，但也通過(guò)支持可動(dòng)態(tài)適應(yīng)載荷工況的協(xié)作式分層共享機(jī)制提高總體利用率。

結(jié)論：這僅僅是開(kāi)始，這五大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)僅僅是成為我們5G設(shè)計(jì)一部分的幾項(xiàng)驚人發(fā)明。如果沒(méi)有合適的硬件、軟件和固件推動(dòng)，它們將只是紙上概念。因此還需要對(duì)硬件平臺(tái)、軟件定義無(wú)線電等領(lǐng)域進(jìn)一步研究，加快5G前進(jìn)的步伐。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 5G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展跟蹤與分析[J]. 王景堯，白巖，孟祥嬌，崔雪然.現(xiàn)代電信科技. 2014（12）

[2] 全球5G研究動(dòng)態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J]. 陳曉貝，魏克軍. 電信科學(xué). 2015（05）

[3] 第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)5G標(biāo)準(zhǔn)化展望與關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 周一青，潘振崗，翟國(guó)偉，田霖. 數(shù)據(jù)采集與處理. 2015（04）

[4]《移動(dòng)通信》2017年專(zhuān)題計(jì)劃[J]. 移動(dòng)通信. 2017（02）

[5] 5G業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程[J]. 王志勤，羅振東，魏克軍. 中興通訊技術(shù). 2014（02）