淺談5G關鍵技術

【摘 要】 網絡正以超乎我們相信的速度向前發展和，當人們剛剛享受4G網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，而是面向業務應用和用戶體驗的智能網絡。大唐電信白皮書認為，5G移動寬帶系統將成為面向2020年以后人類信息社會需求的無線移動通信系統，它是一個多業務多技術融合的網絡，通過技術的演進和創新，滿足未來包含廣泛數據和連接的各種業務的快速發展需要，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密度，毫秒級的端到端時延，，每小時500Km以上的移動性和數10Gbps的峰值速率。其中，用戶體驗速率、連接數密度和時延為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的業務支撐能力，5G在無線傳輸技術和網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）來解決手機和小區之間的遠一近問題。而4G網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，極大的提高了數據速率。由于多用戶正交，手機和小區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）的方法來實現鏈路自適應。

NOMA希望實現的是，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多用戶復用。NOMA的基本思想是在發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）大規模MIMO技術

在無線通信系統中，在發射機和/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，它現在被廣泛地稱為MIMO。MIMO技術已經廣泛應用于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，增強網絡覆蓋和系統容量，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、實現復雜度等技術條件的限制，目前的無線通信系統中，收發端的天線數量都不多。不過大規模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，大規模MIMO技術定會為第5代移動通信系統的大容量做出巨大貢獻。

（三）超密度異構網絡

超玄度異構網絡是指在宏蜂窩網絡層中布放大量微蜂窩微微終院、毫微微蜂窩領接入點，來滿足數據容量增長要求。超密度開碼廣終的思想是在去站的覆蓋區域內，部署各類低功率的節點，由于小區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。在超密皮異構網終中，網絡節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絡質量，提升吞吐量，使網絡負載更加均衡，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絡一起，終將實現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，但是本文所列舉出來的幾種關鍵技術所展現的巨大潛力，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，現就職于中國聯合網絡通信有限公司崇左市分公司運維部副經理。endprint