芻議第五代移動通信系統的5G標準化關鍵技術

劉統

【摘要】 第5代移動通信系統的實現將成為一種必然，目前，5G技術標準化在于其關鍵技術的實現，文章介紹了幾種5G運行的關鍵技術，對其實現和發展目標進行了分析。

【關鍵詞】 第五代移動通信 標準化 關鍵技術

將第五代移動通信系統的關鍵技術分析和闡述如下，明確5G發展的關鍵技術，并促進其發展是當下的主要目標。

一、大規模MIMO技術

大規模MIMO技術即多天線技術，該技術使移動通信效率極大的提高，是3G、4G時代通信網運行不可缺少的技術。5G時代，MIMO技術將進一步得到應用和開發。通信系統天線最多為8根，多數為4根，5G時代，設計人員將著重解決這一問題。大規模MIMO技術將實現單小區之間的合并，提高基站天線配置數量，可以實現在同一個時頻資源上為更多的用戶提供服務。大規模MIMO技術具有以下優勢：1）大規模MIMO技術的空間分辨率將大大的提高，可以挖掘更多的空間資源，從而增加基站服務的空間自由度，在同一時間服務更多客戶。在不增加帶寬的前提下實現了通信容量的增加。2）大規模MIMO技術可將波束集中于很窄的范圍內，可有效降低移動通信過程中的干擾，因此5G時代將實現低干擾甚至無干擾模式。采用大規模MIMO技術還可以降低系統的發射功率，對網絡運行的效率具有積極作用，是5G網區別于4G網的重要特征之一。3）大規模MIMO技術提供多天線，優化了線性預編碼和線性檢測器，從而優化了5G的運行環境。目前，實現大規模MIMO技術主要應從信道容量和傳輸性能入手，但是無論是技術上還是資金上，都存在一定的困難。

二、基于濾波器組的多載波技術

基于濾波器組的多載波技術又稱FBMC技術，是未來無線通信系統的主要技術之一。在4G網運行時代，OFDM作為核心技術主要應用于LTE和LTE-A系統的下行鏈路信號傳輸。缺點是無法有效解決多徑衰落，采用循環前綴解決多徑衰落問題會帶來嚴重的資源浪費。另外4G時代的OFDM技術對載波頻偏的敏感性過高，要求子載波在相同帶寬下運行，靈活性低。 在5G系統中， 為了能提高移動通信的效率，寬帶運行要達到1GHz，因此主要擬解決的問題在于通信系統低頻段連續寬帶資源的獲得。目前的通信系統中尚存在大量的空白資源未利用，要實現5G時代的FBMC技術，應大力開發這些空白資源，優化頻譜使用效率。我國5G技術的研發在世界范圍內處于先進水平。其中， 基于濾波器組的多載波技術最有可能解決5G網的頻譜優化問題。濾波器組技術的研究已經超過30年，并且能夠廣泛的應用于信號處理、圖像處理中。該技術的實現是利用發送端的合成濾波器組來完成多載波調制，而接收端則依靠分析濾波器組來完成。可見，合成濾波器組和分析濾波器是該技術的核心，是對OFDM技術的改良。FBMC技術是一種基于頻率響應需求而設計的技術，載波之間需正交，但無需插入循環前綴，這與OFDM技術完全不同。能實現各子載波的控制與帶寬設置，從而對5G網運行干擾予以排除。并且該技術能夠對零散的頻譜資源進行收集，并且在不同步信道下就可以完成頻譜資源的處理，提高了通信鏈路的信息傳輸速度，將成為5G時代不可缺少的核心技術之一。

三、超密集異構網絡技術

5G系統是一個龐雜的系統，從某種角度講，5G技術不僅具有大量先進的新技術，還要囊括4G、3G和無線網的核心技術。因此在基站的建設上需要宏站和微站之間相互配合。超密集異構網絡技術是一種多層覆蓋的網絡技術，旨在實現多層次不同的網絡制式的共同運營，可以滿足5G網的運行需求，因此應成為5G時代研究的重點。3G、4G時代，用戶在網絡使用過程中存在多個低功率頻段，并且具有不同的特征。5G網的設計方向之一就在于充分利用這些低功率節點，從整體上提高網絡資源的利用率。所謂超密集就是減少小區半徑，實踐證明，頻譜資源復用是最好的提高頻譜效率的方法。而頻譜效率復用就是通過減少小區半徑實現的。5G網運行速率大大提高，需要極大的傳輸能力支持，減少小區半徑是必然途徑。在以往的通信設備安裝過程中，減小小區半徑主要是通過小區分裂的方式來實現，但是網絡需求量不斷增加，小區覆蓋面積減少則最優站點無法獲得，影響通信網絡的整體運行質量。因此，超密集異構的部署方式就成為提供網絡容量的最佳方式。5G網時代，宏站覆蓋部署密度將是4G網的10倍甚至更高，基站之間的距離也將更小，并且可以同時支持的用戶可高達25000個/平方公里，超密集異構網絡的形成具有必然性，網絡節點更加密集，網絡容量大大提高，網絡運行效率顯著的提高。

總結：移動通信5G時代即將到來，這一移動通信模式的實現也符合技術發展和客戶需求。5G系統的建立過程中需要大量的技術支持，其中包括大規模MIMO技術、基于濾波器組的多載波技術、超密集異構網絡技術、自組織網絡技術等。文章就其部分關鍵技術進行分析，旨在進一步剖析我國5G系統的發展，早日實現5G通信技術，為用戶提供更多的方便。

參 考 文 獻

[1]尤肖虎，潘志文.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學，2014（5）.

[2]曹淑敏.第五代移動通信系統的5G標準化關鍵技術[J].移動通信，2015（7）.