5G無線傳輸的關鍵技術

董克榮

【摘 要】近年來，無線通信技術水平不斷在提升，目前正處于4G網絡向5G網絡演進的過程中，相應地業務需求度也會不斷增加，而這與日漸匱乏的無線資源相矛盾。目前，5G無線網絡技術的研究尚未成熟，因此想要更好地發展5G無線網絡，要進一步分析其關鍵技術。本文對5G無線寬帶的特點進行了介紹，同時分析了其關鍵的無線傳輸技術，以期促進5G無線網絡的發展。

【關鍵詞】5G；無線傳輸；關鍵技術

進入信息時代后，我國網絡技術水平不斷提高，目前4G網絡已得到了普及應用，正朝著5G網絡逐漸演進。5G無線寬帶技術具有巨大的市場發展潛力，要想完全實現5G無線網絡的建設，還需要對無線的技術進行研究，消除各種干擾因素，提高資源的利用率。在移動通信技術飛速發展的背景下，研究5G無線傳輸技術對于我國經濟發展有重要的意義。

一、5G無線網絡的特點

1.功能進一步拓展

第五代無線寬帶技術，相比于4G技術，進一步提高了語音信息的傳輸質量，以及信號傳輸、接收的速度，容量更大，具有強大的數據信息整合功能。同時，也更好地滿足了用戶對語音、視頻、在線游戲、即時通訊等的互動要求。而且5G網絡中，當頻譜寬度不足時，依舊能夠高速運行，不受其影響依然保持在100Gbps，保障了在任何情況下，用戶的需求都能得到滿足。

2.優于傳統技術

用戶對信息需求量越來越大，目前未能很好滿足用戶的需求，而5G無線技術能夠為信息傳輸打開新的局面。5G無線技術將把用戶的體驗、數據傳送與接收的時延、平均的網絡吞吐速度，以及交互式游戲在內的項目等作為重點突破。

3.系統性能大有提高

5G無線技術采用協作組網，將多個點、多個天線、多個用戶協助起來，能夠大大高頻段頻譜資源的利用率，解決部分的無線電波穿透能力較弱的問題，將來還會使用有線與無線相互結合以及協作組網等技術。

二、5G無線傳輸關鍵技術

1.大規模多天線技術

大規模多天線（MIMO），屬于是一種多入多出的通信系統，其基站的天線數目高于終端天線數目，通過建立極大數目的信道來到達終端，從而進行信號的高速傳輸、簡化物理層設計，實現信號的低時延傳輸。5g無線網絡采用大規模多天線技術，能夠獲得以下優勢：

（1）能進一步提升系統的空間分辨率，并且可以在沒有基站分裂的條件下，實現空間資源的挖掘。

（2）能夠讓能量極小的波束集中在一塊小型區域，減少干擾。

（3）能夠通過不同的空域、時域、頻域等維度，提高對頻譜和能量的利用效率。

大規模多天線技術結合了通信理論、電磁傳播理論，其能夠有效提升系統容量、峰值速率、減少能量消耗等，在5G無線網絡中是一項被認為關鍵、具有可行性的技術[1]。但是要實現技術也需要一定的條件，比如當小區內采用正交的導頻序列、小區間采用相同的導頻序列組時，會存在有導頻污染的問題，導致上、下行數據傳輸的信干比無法隨基站天線數增加相應變化。另外，若在基站側部署大規模多天線技術，在一定程度上會增加成本的投入，在實際場景中，大規模多天線還要能夠靈活地適應復雜的天線電環境，這是該技術面臨的挑戰。

2.信道建模

信道建模通過對無線環境的抽象性描述，用一系列的參數表現無線環境的物理特征，從而能夠作出無線信號的傳播機制，是評估無線技術性能的重要手段。伴隨5G技術的發展，信道建模具有新的特點。

D2D技術具有發送端和接收端的雙移動性，傳統的信道模型不再適用。同時，現有的信道模型對每鏈路來說，散射環境是隨機產生的，也是獨立的，這與實際不符。為有效提高信道的容量和頻率利用率，會采用MIMO技術，而相應的信道模型也會有新的特性，比如用球面波取代平面波進行建模。同時，發展毫米波段中大量未使用的頻譜資源，毫米波信道建模也具有新的特征，比如高路損、高散射、對動態環境敏感性等。因此，對于相應的信道模型的不同特點，相應新技術要深入開展。

3.全雙工技術

全雙工技術，指的是在相同的頻譜上，通信的收發雙工在同一時間發射、接收信號，相比于傳統FDD、TDD半雙工模式，該技術能夠突破頻譜資源使用的限制，可用頻譜資源是之前的兩倍。但是，實現全雙工技術需要擁有極高的干擾消除能力，目前自干擾消除力，主要是采用物理層干擾消除的方法進行的[2]。而該技術的自干擾消除技術主要包括天線自干擾消除、模擬電路域自干擾消除、數字域自干擾等。

同時，在認知無線網中應用全雙工技術，能夠使次要節點同時感知和使用空閑頻譜，有效減少次要節點間的碰撞，進一步提升網絡系統的性能；在異構網絡中應用全雙工技術，能夠有效解決無線回傳的問題；全雙工技術和中繼技術結合應用，可以很好地避免隱藏終端、吞吐量損失、端到端延時等問題；將全雙工中繼和MIMO技術結合應用，能夠提升系統端到端的性能，以及強化抗干擾力。

4.OFDM技術

OFDM技術避免多徑衰落能力強，頻譜效率高，實現也較為簡單，廣泛應用于LTE、LTE-A等系統中。但該技術中的基帶波很容易會受到干擾的方波，而5G無線網絡系統中，要求單位達到吉赫的帶寬，從而實現極高速率的數據傳輸，然而在頻率較低的頻率區域中，得到不間斷的頻譜資源較為困難。由于這些頻譜的帶寬有著不確定性、間斷性，導致OFDM技術很難提高資源的利用率[3]。

5.SDN技術

傳統的通信網絡在控制平面上，未能采用統一的平臺進行調控硬件資源，使得新業務的實施成本比較高，這導致了我們很難用可編程操作的手段，去來滿足用戶的各種需求，也無法按照網絡的實際情況來作創新，更無法根據用戶對網絡資源的需求量來作出進行合理的資源配置，浪費不必要的時間和資源。而采用SDN技術，不單止能夠將控制與轉發完全分離，還能有效控制平臺具有集中性的特點，從而實現網絡編程操作，目前許多運營商也爭相開始研發和使用SDN技術，以期解決傳統網絡中遇到的問題。

6網絡動態切片

目前網絡的業務類型，以及通信場景都在朝著多樣化的方向演變，傳統的構架無法滿足性能需求[4]。因此，為了達到網絡資源的高效利用，5G無線傳輸技術應該采用虛擬化手段，從而將真實的網絡劃分成若干個虛擬化的切片，再將切片進行功能編排，從而分別對應一種通信場景或業務。通過這樣的方式，我們能夠根據具體的通信場景，以及業務類型來規劃網絡構架、資源配置，制定運營策略。

三、結語

5G無線網絡是一個融合的網絡，也是一個復雜的密集網絡。相比于4G網絡，5g網絡能夠滿足更多的應用場景、數據量以及設備接入量。但是要實現這一網絡，需要很多技術的支持和創新，目前我們對5G無線傳輸技術的應用尚未成熟，但隨著科技的不斷發展，其發展前景是十分巨大和樂觀的。5G網絡將滲透到社會的各大領域，會進一步突破時空限制，為用戶提供更好的交互體驗。

參考文獻：

[1]姚蘊珍.5G無線通信技術概念分析及其應用研究[J/OL].電子技術與軟件工程，2017（15）：35.

[2]葉文彬.5G無線網絡下的智能干擾管理技術研究[J].中國新通信，2017，19（08）：96-97.

[3]楊大為，胡娟.5G無線傳輸的關鍵技術[J].電子技術與軟件工程，2017（08）.

[4]楊綠溪，何世文等.面向5G無線通信系統的關鍵技術綜述[J].數據采集與處理，2015（03）.

（作者單位：中國移動通信集團廣西有限公司）