5G系統指標與通信技術

李亞鵬

【摘要】 移動通信在20多年的時間里得到了飛速的發展，人類社會進入了高效率，各方面業務需求都呈現爆發式增長。隨著第四代移動通信技術的商用，世界范圍內已經開始了第五代移動通信（5G）的研發。第五代通信系統（5G）是一個多技術融合的產品，通過技術的更迭和進行創新從而滿足廣泛的數據、連接的各種業務不斷發展的需要進而大幅度改善用戶體驗。本文重點介紹5G的性能指標，并對關鍵技術進行論述。

【關鍵詞】 5G 通信工程 5G性能指標 無線通信技術

進入新世紀以來，隨著移動智能手機及業務的快速發展，促使移動互聯網進入蓬勃發展的階段，使得人們對數據的需求急劇增長。未來5G會服務于人們日常生活的方方面面，如：智能家居，快捷支付，室內設計，軍事航天等等。同時，也將與實體金融，交通運輸等實體行業有機結合。這些都是對未來5G的性能以及各項指標提出了更多的要求。

一、5G系統的先進性的指標

1.1頻帶利用率高

在現階段的水平上，高頻段頻譜利用率還較低，由于受到高頻段無線電波的穿透能力影響，但在5G通信技術中，高頻段頻譜的使用范圍會很廣泛。

1.2通信系統性能提高

5G將更加廣泛的運用多點、多天線、多用戶、多小區的相互協作、相互組網，以此來大幅度提高通信系統的性能。

1.3能耗和運營成本降低

5G的重點探索研究方向是其設計以及配置，運營商實時調整網絡資源通過檢測業務流量，這樣，可以就會降低能耗和不必要的網絡資源運營成本。

二、5G系統的關鍵技術

2.1非正交多址接入技術

非正交多址技術（NOMA）的基本思想是在發送端采用非正交發送，通過引入干擾信號，通過串行干擾刪除（SIC）接受機，在接收端實現正確破解。NOMA的子信道傳輸采用正交頻分復用技術，子信道之間是正交的，互不干擾，并且多個用戶共享。同一子信道上不同用戶之間是非正交傳輸。通過在發送端對同一子信道上的各個用戶采用功率復用技術發送信號，根據不同用戶信號功率大小，SIC接收機會按照一定的順序進行干擾消除從而實現正確解調和區分用戶的功能。

2.2濾波組多載波技術（FBMC）

FBMC中，由于沖擊響應和頻率響應的不同，原型濾波器可以根據各自的需要進行設計，從而各濾波之間不再必須是正交的；能實現各子載波之間的交疊后的靈活控制各、子載波帶寬設置，進而可對相鄰子載波之間的干擾進行控制處理，并對一些零散的頻譜資源使用更加便捷；各子載波之間不需要同步，信道估計。適合于難以實現各用戶之間嚴格同步的上行鏈路。但由于各載波之間相互不正交，子載波之間存在干擾；采用非矩陣波形，導致符號存在時域干擾，需要通過采用一些技術來進行干擾的消除。

2.3毫米波

傳統的多種無線接入技術疊加型網絡中，宏基站與小基站均工作于低頻段，這就帶來了頻繁切換的問題，用戶體驗差。人們利用毫米波小基站工作于高頻段特性，作為移動通信的用戶數據，然而平面宏基站將會工作于低頻段，會作為移動通信的控制平面。在未來的疊加網絡中會很常見。

2.4大規模MIMO技術

MIMO技術已經應用于WIFI、LTE等。理論上，天線越多，頻譜效率和傳輸可靠性就越高。

大規模 MIMO的基本特征是：將數量繁多的天線配置在基站覆蓋域內，天線會被大規模陣列集中放置。這樣會帶來如下優點：首先，多個用戶可在同一時頻資源上與在覆蓋范圍內的基站同時進行通信，這樣用戶可以最大程度利用大規模天線配置帶來的空間自由度從而提升頻譜效率；其次，利用大規模天線帶來的分集增益和陣列增益，還可提升用戶與基站通信的功率效率。

2.5超密度異構網絡

在未來的5G通信中，無線通信網絡正朝著網絡綜合化、寬帶化、多元化、智能化的方向演進。隨著各種智能終端的普及，數據流量將出現井噴式的增長。這使得超密集網絡成為實現未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。其能夠對不同業務進行區分，提高網絡覆蓋面積，使系統容量擴大。未來將采用更加密集的網絡方案，部署小小區/扇區將高達100個以上。與此同時，越來越集中的的網絡安置也使得網絡間拓撲更加復雜，各個小區之間干擾已經成為限制系統容量的一個關鍵因素并且極大地降低了網絡能效。小區間快速發現、密集小區間協作、干擾消除方案等，都是目前密集網絡方面的研究熱點。

三、結束語

隨著對第五代移動通信技術研究的不斷深入，全球業界也將逐漸對5G的系統特征統一認識；在大幅度提升4G系統能力基礎上，5G將在多種場景下更好的滿足人們的需求，實現對資源的優化配置。

參 考 文 獻

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[2]尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，鄔賀銓。5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學.2014，44，5：551-563.