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        淺談5G關鍵技術

        2018-01-08 13:01:44楊銳雄
        大經(jīng)貿 2017年11期
        關鍵詞:多用戶異構載波

        【摘 要】 網(wǎng)絡正以超乎我們相信的速度向前發(fā)展和,當人們剛剛享受4G網(wǎng)絡帶給我們便利的時候,5G正在實驗值里孕育,相信不久的將來,5G會為我們帶來更大的沖擊,現(xiàn)在的5G的很多關鍵技術都還沒有定論,本文分析了可能在未來5G中應用的幾種關鍵技術。

        【關鍵詞】 5G 關健技術

        1.5 G的概念

        和之前的幾代移動通信系統(tǒng)相比較,5G不僅僅具有更高的速率更大的帶寬、更強能力的空中接口技術,而是面向業(yè)務應用和用戶體驗的智能網(wǎng)絡。大唐電信白皮書認為,5G移動寬帶系統(tǒng)將成為面向2020年以后人類信息社會需求的無線移動通信系統(tǒng),它是一個多業(yè)務多技術融合的網(wǎng)絡,通過技術的演進和創(chuàng)新,滿足未來包含廣泛數(shù)據(jù)和連接的各種業(yè)務的快速發(fā)展需要,提升用戶體驗。

        2.5 G的關鍵能力

        IMT-2020(56)推進組《5G愿景與需求白皮書》中提出5G需要具備比4G更高的性能,支持0.1~1Gbps的用戶體驗速率,每平方公里一百萬的連接數(shù)密度,毫秒級的端到端時延,,每小時500Km以上的移動性和數(shù)10Gbps的峰值速率。其中,用戶體驗速率、連接數(shù)密度和時延為5G最基本的三個性能指標。同時,5G還需要大幅提高網(wǎng)絡部署和運營的效率,相比4G,頻譜效率提升5~15倍,能效和成本效率提升百倍以上。

        3.5 G的關鍵技術

        為了能夠提升5G的業(yè)務支撐能力,5G在無線傳輸技術和網(wǎng)絡技術采用了很多先進的技術。

        (一)非正交多址接入(NOMA)

        我們知道3G采用直接序列碼分多址(Direct Sequence CDMA,DS-CDMA)技術,手機接收端使用Rake接收器,由于其非正交特性,就得使用快速功率控制(Fast transmission power control,TPC)來解決手機和小區(qū)之間的遠一近問題。而4G網(wǎng)絡則采用正交頻分多址(OFDM)技術,OFDM不但可以克服多徑干擾問題,而且和MIMO技術配合,極大的提高了數(shù)據(jù)速率。由于多用戶正交,手機和小區(qū)之間就不存在遠一近問題,快速功率控制就戲舍棄,而采用AMC(自適應編碼)的方法來實現(xiàn)鏈路自適應。

        NOMA希望實現(xiàn)的是,重拾3G時代的非正交多用戶復用原理,并將之融合于現(xiàn)在的4GOFDM技術之中。從2G,3G到4G,多用戶復用技術無非就是在時域、頻域、碼域上做文章,而NOMA在OFDM的基礎上增加了一個維度——功率域。新增這個功率域的目的是,利用每個用戶不同的路徑損耗來實現(xiàn)多用戶復用。NOMA的基本思想是在發(fā)送端采用非正交傳輸,主動引入干擾信息,在接收端通過串行干擾刪除(SIC)實現(xiàn)正確解調。雖然采用SIC接收機會提高設計接收機的復雜庭,但是可以很好地提高頻語效率,NOMA的本質即為通過提高接收機的復雜度來婁取良好的頻謂效率。

        (二)大規(guī)模MIMO技術

        在無線通信系統(tǒng)中,在發(fā)射機和/或接收機上使用多個天線開辟了一個新的維度空間。如果能夠正確利用這一技術,可以極大地提高性能,它現(xiàn)在被廣泛地稱為MIMO。MIMO技術已經(jīng)廣泛應用于WIFI、LTE等。理論上,天線越多,頻譜效率和傳輸可靠性就越高。它可以成倍提升無線頻譜效率,增強網(wǎng)絡覆蓋和系統(tǒng)容量,幫助運營商最大限度利用已有站址和頻譜資源。但目前由于多天線所占空間、實現(xiàn)復雜度等技術條件的限制,目前的無線通信系統(tǒng)中,收發(fā)端的天線數(shù)量都不多。不過大規(guī)模MIMO在容量上的巨大潛力,吸引著越來越多的研究者的關注。相信不久的將來,大規(guī)模MIMO技術定會為第5代移動通信系統(tǒng)的大容量做出巨大貢獻。

        (三)超密度異構網(wǎng)絡

        超玄度異構網(wǎng)絡是指在宏蜂窩網(wǎng)絡層中布放大量微蜂窩微微終院、毫微微蜂窩領接入點,來滿足數(shù)據(jù)容量增長要求。超密度開碼廣終的思想是在去站的覆蓋區(qū)域內,部署各類低功率的節(jié)點,由于小區(qū)半徑的縮小從而頻譜資源的空間復用帶來頻譜效率的提升。在超密皮異構網(wǎng)終中,網(wǎng)絡節(jié)點與終端的距離更近,從而帶來功率效率和頻語語效率的雙重提升,以及業(yè)務在各種不同接入方式和覆蓋層次的靈潔轉換。

        (四)多技術載波聚合

        載波聚合技術簡單地說,它可以將多個載波聚合成一個更寬的頻諾,同時也可以把一些不連續(xù)的頻譜碎片聚合到一起,能很好地滿足頻譜兼容性的要求。載波聚合后最直觀的好處就是傳輸速度的大幅度提升,以及延遲的降低,這些都得益于更寬的頻譜,打個比方,載波聚合就好比“黏合劑”,將零散的頻謝粘在一起,提供更快速率。同時,載波聚合還能有效改善網(wǎng)絡質量,提升吞吐量,使網(wǎng)絡負載更加均衡,尤其是在負載較重的時候效果會更明顯,未來5G必然需要包容多種無線接入技術,如4G、3G、Wifi等,他們所使用的頻譜各有不同,那么如何能夠使各種頻譜融合到5G網(wǎng)絡,多技術載波聚合提供了解決方法。最終多技術載波聚合技術與超密度異構網(wǎng)絡一起,終將實現(xiàn)萬物之間的無縫連接。

        總 結

        雖然關于5G的技術標準還沒有制定,最終哪些將成為5G中的關鍵技術還是未知數(shù),但是本文所列舉出來的幾種關鍵技術所展現(xiàn)的巨大潛力,終將在未來有用武之地。

        【參考文獻】

        [1] 尤肖虎潘志文高西奇曾農敏郵賀栓.5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術,中國科學:信息科學2014年5期.

        [2] 夏成劉冰華,5G瓶述及關健技術簡介.電腦與電信.2014年第8期。

        [3] 大唐電信.5G白皮書。

        作者簡介:楊銳雄,男,現(xiàn)就職于中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司崇左市分公司運維部副經(jīng)理。endprint

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