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        5G技術(shù)發(fā)展與優(yōu)勢(shì)

        2017-06-02 23:45:38李萬(wàn)彬
        中國(guó)新通信 2017年10期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)

        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)

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