面向5G通信的射頻關鍵技術探討

俞森吉

摘 要：隨著移動通信行業的不斷發展，移動數據流量持續增加，各種應用場景的不斷涌現以及大量設備的連接，使得移動通信技術不斷發展，5G 技術應運而生，5G 技術還處于探索和研發階段，雖然5G通信是未來通信行業發展的方向，但當前5G通信技術還不夠成熟。文章對5G移動通信技術射頻關鍵技術進行分析和介紹，旨在提升5G通信系統的運行水平。

關鍵詞：5G移動通信；通信技術；射頻技術

5G通信技術的研究成為帶來移動通信網絡研究的重點，無線傳輸技術采用了大規模天線技術、新的編碼技術與信道建模，無線接入方面也采取了新的針對不同場景的技術，在網絡技術上，5G通信技術則采用了C-RAN與D2D技術，5G通信不僅在數據速度上有很大提升，更是人類能力的延伸[1]。由此可見，5G通信技術具有十分廣闊的發展前景，但目前還處于發展階段，針對當前5G通信技術研究中存在的各種問題，還需要不斷創新，繼續深入，探索研究更多新技術，確保5G通信系統更加穩定、高效。5G通信中的射頻關鍵技術主要包括兩個方面，一個是同頻全雙工通信技術，另一個是毫米波頻段移動通信技術。

1 5G通信技術

5G通信技術是移動通信領域的一次變革，是在4G移動通信技術基礎上發展起來的一種全新通信技術，相比于4G傳輸，5G的傳輸效率更高，其覆蓋范圍更廣，而且傳輸延時和用戶體驗也比4G技術更高。在當前的移動通信網絡中，各種業務和數據的傳輸基本都是通過無線傳輸方式實現的，5G通信技術的傳輸效率和傳輸質量都大大提升，能夠滿足未來大規模數據的傳輸。而且5G通信技術可以和其他的技術相互融合，實現無縫對接，從而進一步提高5G通信技術的應用水平。從當前5G通信技術的研究現狀可以看出，5G通信技術的優勢十分突出，（1）5G通信系統可以實現交互和協作。對于5G通信系統而言，由于技術水平有了很大提升，因此可以實現多點和多用戶協作，多點和多用戶協作的網絡組織是5G通信系統獨特的優勢，與其他的通信系統相比，其優勢十分明顯，這也使得網絡組織系統的整體性能的提升成為可能。（2）5G通信系統應用了較多的高端頻譜，使得業務數據和信息資源的傳輸效率更高，傳播速度更快，但是高端頻譜的穿透能力有限[2]，因此還是需要有線和無線的組合，兩種技術實現互補，提高移動通信效率。

5G通信系統中，網絡架構是一個十分重要的方面，5G網絡將多種網絡進行融合，不僅僅包括了原來的蜂窩網絡、WiFi網絡，還進一步擴了大相互匹配的大規模多天線網絡無線傳感器網絡，5G通信系統將這些網絡和設備都連接起來，進行統一管控，以超快的速度以及超低的時間延遲對整個網絡中的信息交互進行控制。4G通信向5G通信的轉換，將成為移動通信領域的一次全面變革。當前國內外對5G通信技術的研究都越來越深入。

2 5G通信中的射頻關鍵技術

2.1 同頻全雙工技術

同頻全雙工技術在通信領域中受到的關注程度很高，從當前的發展趨勢來看，該技術得到了行業內的廣泛關注和認可，利用該技術可以實現在相同頻譜上，同時接收信號和發射信號，從而大大提高了通信的效率，減少能耗。與傳統的TDD和FDD方式相比較而言，這種技術可以使得頻譜效率提高一倍以上，而且可以突破傳統技術中的品牌資源的使用限制問題，使得頻譜資源的利用更加靈活。但需要注意的是，全雙工技術對抗干擾能力的要求較高，必須要加強對抗干擾技術的研究，尤其是在多組天線以及組網的情況下，干擾較為嚴重，該技術應用的難度也比較大。另外，同頻全雙工通信技術發展過程中面臨的另一個技術方面的挑戰就是要如何支持MIMO系統，以前的MIMO系統是多天線系統，在發展的過程中如果想要消除同頻雙工通信過程中的自干擾信號，其復雜程度是很高的，天線的數量越多，復雜程度越高。

對于同頻全雙工通信技術而言，同頻全雙工的自干擾抵消技術具有十分重要的意義，同頻全雙工通信過程中干擾的消除方法目前主要有兩種，一種是數字域的自干擾消除，一種是模擬域的自干擾消除[3]。前者指的是通過ADC來采集終端信號，然后可以在數字域中對干擾進行抵消，采用自干擾抵消算法進行抵消，也可以將需要抵消的信號經過數模轉化形成模擬信號，然后通過附加的發射通道，將信號調制到射頻，對自干擾信號進行消除。對模擬域中的自干擾進行消除的時候，主要采用射頻電路合成干擾信號的等幅反向信號的方式進行消除，對于一些相對比較復雜的情況，模擬域中的信號消除難度較大。數字域的自干擾信號的消除比模擬域的自干擾信號的消除要靈活、簡單得多，但是數字域中自干擾信號的消除會受到多種因素的影響，比如接收通道、自干擾通道、發射通道等，都會對數字域中的信號的自干擾消除效果產生影響。所以模擬域中的自干擾信號的消除還是具有十分重要的作用的，在同頻全雙工通信技術的應用過程中具有重要地位，可以確保自干擾信號在進入接收機之前的強度與接收信號的強度保持一致，避免接收機在接收信號的過程中出現飽和狀態。

2.2 毫米波頻段移動通信技術

高網絡容量、高傳輸速率是5G移動通信技術的基本要求，在實現這兩個要求的時候必須要求5G移動通信網絡具有較多的頻譜資源。當前低頻譜以下的頻譜已經逐漸趨于飽和狀態，因此使得低頻段的頻譜資源變得越來越稀少，與低頻譜相對應的是高頻譜，高頻段有十分豐富的頻譜資源，能夠使得無線通信技術得以實現，而且也能夠完全實現5G移動通信系統在容量以及傳輸速率上的要求。當前我國正在積極加強對毫米波頻段移動通信技術的研究。

目前毫米波頻段移動通信技術還沒有一個相對統一的設計標準，無論是國內還是國外，毫米波頻段移動通信技術的研究都還處于起步階段，以5G移動通信技術為目標和導向對毫米波頻段移動通信技術進行研究是一個重要的方向，在這種背景下，可以將通信系統分為幾個部分，分別是射頻子系統、基帶、數字處理、其他輔助部分。在結構上，毫米波頻段移動通信系統必須要額外采取一定的措施，才能實現系統對系統的優化，因為對中頻子系統與毫米波頻段進行了分析，毫米波前端中的無線網絡不論在設計上還是實施過程中都比較復雜，因此在對電路進行安裝的時候經常會遇到各種問題，另外這個階段的參數也十分敏感，必須要處于穩定變化的環境中。與其他頻段的信號相比較而言，毫米波頻段的波長比較短，因此在對天線進行設計的時候，天線的尺寸應該要小于中頻系統電路的尺寸（見表1），而且不能將天線置于同一個環境中，以防對天線陣列產生不良影響。

3 結語

綜上所述，隨著社會的進步與科學技術的不斷發展，人們對通信技術的要求也越來越高，5G移動通信技術的出現，使得移動通信系統的功能越來越完善，5G移動通信技術在性能覆蓋、系統安全、傳輸延時等方面都有顯著的提高，本文通過對同頻全雙工自干擾抵消技術、毫米波頻段移動通信系統方案進行分析與介紹，希望借此加深對5G移動通信技術的研究。

[參考文獻]

[1]宋剛.面向5G移動通信技術的射頻關鍵技術研究[J].中國高新技術企業，2017（8）：17-18.

[2]呂晨光，金會彬，王猛.面向5G通信的射頻關鍵技術[J].科學與信息化，2017（4）：30-32.

[3]蘭琨，王玫.面向5G通信的射頻關鍵技術分析[J].建筑工程技術與設計，2017（22）：3606.