5G技術發展與優勢

李萬彬

【摘要】 隨著科學技術不斷發展，5G的研發投入越來越大，5G存在著先天的技術優勢，下面我們具體來分析一下。

【關鍵詞】 移動通信 5G優勢

一、引言

5G的發展區域成熟，然而5G存在哪些技術優勢和特點值得我們去研究和推廣呢？下面進行闡述。

二、 5G技術優勢

優勢1：實現2n子載波間隔擴展的可擴展OFDM參數配置

實現2n子載波間隔擴展的可擴展OFDM參數配置5G NR設計中最重要的決定之一是選擇無線電波形和多址接入技術。在已經評估并且將繼續評估多種方式的同時，通過廣泛研究發現，正交頻分復用（OFDM）體系 — 具體來說包括循環前綴正交頻分復用（CP-OFDM）1 和離散傅里葉變換擴頻正交頻分復用（DFT-S OFDM）2 — 是面向5G增強型移動寬帶（eMBB）和更多其他場景的正確選擇。由于LTE在下行鏈路中使用OFDM并且在上行鏈路中使用DFT-S OFDM，研究表明[1]，上行鏈路支持DFT-S-OFDM和CP OFDM具有優勢，基于場景自適應切換對于DFT-S OFDM的鏈路預算和MIMO空間復用都有好處。最近3GPP NR第14版研究項目同意在eMBB下行鏈路中支持CP-OFDM并且針對eMBB上行鏈路DFT-S-OFDM與CP-OFDM形成互補。

優勢2：靈活、動態、自給式TDD子幀設計

5G NR設計的另一個關鍵組件是將支持網絡運營商在相同頻率上高效復用構想的（和無法預料的）[2]5G服務的靈活框架。針對該5G NR框架設計的關鍵組件是自給式集成子幀，通過在相同子幀（例如，以TDD下行鏈路為中心的子幀）內包含數據傳輸和后解碼確認來實現更低延遲。有了5G NR自給式集成子幀，每個傳輸都是在一個時期內完成的模塊化事物（例如，下行授權 > 下行數據 > 保護時間 > 上行確認）。除更低延遲之外，該模塊化子幀設計支持前向兼容性、自適應UL/DL配置、先進互易天線技術（例如，基于快速上行探測的下行大規模MIMO導向）以及通過增加子幀頭（例如，免授權頻譜的競爭解決頭）支持的其他使用場景 — 讓該項發明成為滿足許多5G NR需求的關鍵技術。

優勢3：先進、靈活的LDPC信道編碼

連同可擴展參數配置和靈活的5G NR服務框架，物理層設計應包括可提供穩健性能和靈活性的高效信道編碼方案。盡管Turbo碼一直非常適合3G和4G，從復雜性和實現角度來看，當擴展到極高吞吐量和更大塊長度時，低密度奇偶校驗碼（LDPC）具有優勢。此外，LDPC編碼已被證明，對于需要一個高效混合ARQ體系的無線衰落信道來說，它是理想的解決方案[3]。因此，最近3GPP選定先進的LDPC作為eMBB數據信道編碼方案。

優勢4：先進大規模MIMO天線技術

5G設計還促進MIMO天線技術發展。通過智能地使用更多天線，可以提升網絡容量和覆蓋面。即，更多空間數據流可以顯著提高頻譜效率（例如，借助多用戶大規模MIMO），支持每赫茲傳輸更多比特，并且智能波束成形和波束跟蹤可以通過在特定方向聚焦射頻能量來擴展基站范圍[4]。已展示5G NR大規模MIMO技術將如何在具有3D波束成形能力的基站，利用2D天線陣列開啟6 GHz以下頻譜的更高頻段。借助快速互易TDD大規模MIMO，測試結果顯示，面向在3 GHz至5GHz頻段工作的5G NR新部署重用現有宏蜂窩基站是可行的。全新多用戶大規模MIMO設計的這些測試結果顯示，容量和小區邊緣用戶吞吐量顯著提升，這對提供更統一的5G移動寬帶用戶體驗很關鍵。5G設計不僅面向宏/小型基站部署支持使用3至6 GHz頻段的更高頻率，而且將面向移動寬帶開辟24 GHz以上頻段毫米波新機會。在這些高頻上可用的充裕頻譜能夠提供將重塑數據體驗的極致數據速度和容量。

優勢5：先進頻譜共享技術

頻譜是移動通信最重要的資源，獲得更多頻譜意味著網絡可以提供更高用戶吞吐量和容量。但是頻譜稀缺，我們必須尋找充分利用現有資源的創新方式[5]。今天，我們正開創頻譜共享技術，例如LTE-U/LAA、LWA、LSA、CBRS和MulteFire。5G NR設計為原生支持全部頻譜類型，靈活地利用潛在頻譜共享新范式，因幀結構的設計具有前向兼容性。這創造在5G中將頻譜共享提升到新水平的創新機會。這些創新將提供更多可用頻譜，但也通過支持可動態適應載荷工況的協作式分層共享機制提高總體利用率。

結論：這僅僅是開始，這五大關鍵優勢僅僅是成為我們5G設計一部分的幾項驚人發明。如果沒有合適的硬件、軟件和固件推動，它們將只是紙上概念。因此還需要對硬件平臺、軟件定義無線電等領域進一步研究，加快5G前進的步伐。

參 考 文 獻

[1] 5G無線通信技術發展跟蹤與分析[J]. 王景堯，白巖，孟祥嬌，崔雪然.現代電信科技. 2014（12）

[2] 全球5G研究動態和標準進展[J]. 陳曉貝，魏克軍. 電信科學. 2015（05）

[3] 第五代移動通信系統5G標準化展望與關鍵技術研究[J]. 周一青，潘振崗，翟國偉，田霖. 數據采集與處理. 2015（04）

[4]《移動通信》2017年專題計劃[J]. 移動通信. 2017（02）

[5] 5G業務需求分析及技術標準進程[J]. 王志勤，羅振東，魏克軍. 中興通訊技術. 2014（02）