5G關(guān)鍵技術(shù)

　　目前，5G的關(guān)鍵技術(shù)還處于研究與發(fā)展的階段。為了實現(xiàn)5G的愿景和需求，5G在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線傳輸技術(shù)方面都將有新的突破。5G關(guān)鍵技術(shù)總體框架如圖所示，在無線網(wǎng)絡(luò)方面，將采用更靈活、更智能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和組網(wǎng)技術(shù)，如采用控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、統(tǒng)一的自組織網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)超密集部署等；在無線傳輸技術(shù)方面，將引入能進一步挖掘頻譜效率提升潛力的技術(shù)，如先進的多址接入技術(shù)、多天線技術(shù)、編碼調(diào)制技術(shù)、新的波形設(shè)計技術(shù)等。

　　1、超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

　　5G網(wǎng)絡(luò)是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，F(xiàn)emto-BS）進行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無線接入技術(shù)混合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。隨著蜂窩范圍的逐漸減小，使得頻譜效率得到了大幅提升。隨著小區(qū)覆蓋面積的變小，最優(yōu)站點的位置可能無法得到，同時小區(qū)進一步分裂難度增加，所以只能通過增加站點部署密度來部署更多的低功率節(jié)點。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以使功率效率，頻譜效率得到大幅提升，但是也不可避免的引入了一些問題。從物理層這個角度看需要多速率接入要求，如低速的傳感器網(wǎng)絡(luò)到高速率的多媒體服務(wù)。從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)這個角度，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要一種能夠具有可擴展的幀結(jié)構(gòu)的空中接口來滿足不同頻段頻率的接入。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還需要根據(jù)終端的使用情況以及終端所處的環(huán)境進行大量的預(yù)測，并在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，信道環(huán)境，需求量突變前進行有效的前攝管理。

?

　　2、大規(guī)模MIMO技術(shù)

　　大規(guī)模MIMO運用多天線技術(shù)，大規(guī)模天線陣列可以通過天線的空分特性（具有高分辨率的空間自由度），使相同時頻資源能同時服務(wù)若干用戶，能夠有效的頻譜效率，增加傳輸?shù)目煽啃訫arzetta提出每個基站布置超出現(xiàn)有天線數(shù)數(shù)量級超多天線用于時分復(fù)用條件下，發(fā)現(xiàn)可以在同一時頻資源上服務(wù)幾個用戶。多天線技術(shù)的波束成型可以限制波束在很小的范圍內(nèi)，因此可以降低干擾從而有效降低發(fā)射功率。多天線技術(shù)帶來了更多的空間自由度，因此使信道的反應(yīng)更加精準，從而降低了各種隨機突發(fā)情況信道性能的降低。由于多天線占用空間太大，實現(xiàn)的復(fù)雜度太高，一般基站多采用4天線技術(shù)。王海榮，王玉輝等人提出由于同一小區(qū)內(nèi)導(dǎo)頻正交，但相鄰小區(qū)間導(dǎo)頻進行復(fù)用會引起導(dǎo)頻污染，制約了多天線技術(shù)的瓶頸，因此他們提出一種上行導(dǎo)頻功率控制法，將通常的導(dǎo)頻發(fā)射時隙分為兩段，使交叉增益相對較大的導(dǎo)頻發(fā)射時隙錯開，從而降低導(dǎo)頻污染。由于大規(guī)模天線技術(shù)中將會出現(xiàn)低功率小型天線以及大量的低功率放大器，因此大規(guī)模的天線部署的拓撲結(jié)構(gòu)，實際信道之間的正交性程度必須被確定，以及如何有效的解決天線互耦合等難題。

　　由于5G的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，在小區(qū)范圍縮小的情況下肯定不需要大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用，但是大規(guī)模MIMO的應(yīng)用可能會帶來空間零陷（spatialnulling）以及避免干擾等優(yōu)點，所以研究大規(guī)模MIMO與小區(qū)（smallcell）相互補的模型也是一個要解決的問題。

　　3、FBMC

　　FBMC的提出是為解決OFDM18載波旁瓣較大，在各載波不能嚴格同步時相鄰載波將會產(chǎn)生較大干擾，在較低頻段不能支持需要連續(xù)高達1G帶寬等高速率業(yè)務(wù)需求等問題提出的基于濾波組的多載波技術(shù)（filterbankmulticarrier）。原理是在發(fā)端通過合成濾波組來實現(xiàn)多載波調(diào)制，在收端通過分析濾波組實現(xiàn)多載波解調(diào)。Jean-BaptisteDoré［13］提到在CS（信道狀態(tài)信息channelstateinformation）處于理想情況下，與OFDM相比FBMC具有更高的能量效率，但在CSI不理想的情況下碼間干擾（ISI）以及載波間干擾（ICI）將會使FBMC的性能輸于OFDM，提出在MIMO情景下的特殊的波束成型來提升FBMC性能。Jean-BaptisteDoré在另一篇文章中提到當導(dǎo)頻序列分散在片段頻譜上，或者沒有分布于每個載頻，一種時域上的插值（根據(jù)導(dǎo)頻在信道上的值進行反傅里葉變換）處理將會可以彌補這一缺陷使信道響應(yīng)不會因為載頻而受到影響。

　　4、毫米波通信

　　毫米波頻段一般為30-300GHZ，毫米波通信即使在考慮各種損耗與吸收的情況下，大氣窗口也能為我們提供135GHz的帶寬，在頻譜資源緊缺的情況下，采用毫米波通信能夠很有效的提升通信容量。由于5G的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，基站間距在不到200米的情況下，由于毫米波具有波束窄的特點，具有很強的抗干擾能力，并且空氣對毫米波的吸收，會減小對相鄰基站間的干擾。

　　總結(jié)

　　第五代通信系統(tǒng)將會在終端，網(wǎng)絡(luò)，無線接入等方面進行融合及創(chuàng)新，具備眾多優(yōu)點，首先5G網(wǎng)絡(luò)以人為本，能夠為我們提供高速率，高可靠性，低時延的服務(wù)，讓我們享受流媒體，超高清視頻等業(yè)務(wù)，另一方面，萬物互聯(lián)這個角度來看，5G網(wǎng)絡(luò)將是一艘巨大的航母，首先5G網(wǎng)絡(luò)具有很靈活的可擴展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠根據(jù)需求進行組網(wǎng)，同時5G網(wǎng)絡(luò)能夠涵蓋不同行業(yè)用戶以及開展多種業(yè)務(wù)類型，如智慧醫(yī)療，農(nóng)業(yè)監(jiān)測，工業(yè)設(shè)備監(jiān)測等。最后5G網(wǎng)絡(luò)將會比現(xiàn)在通信系統(tǒng)更加綠色，具有低功耗，節(jié)能的特點。