面向5G通信的射頻關鍵技術研究

黃德義

?

面向5G通信的射頻關鍵技術研究

黃德義

中興通訊股份有限公司，廣東 惠州 518000

為了推動5G類型通信技術的良好發展，技術人員需要掌握射頻類型通信技術的要點，根據5G類型通信技術實際發展情況制定相關研究方案。現階段，第五代移動通信系統是當前移動領域中的重點研究內容。世界各國為了占據移動通信技術領域的前位，開展了各項針對5G通信系統的研究。

5G通信；射頻關鍵技術；研究

當前，在移動通信中，使用較為普遍的依舊是4G通信信號。與以往移動通信技術相比較，4G在一定程度上提升了移動通信質量，增加了移動通信系統功能。然而新生的通信系統并不是單一的新型技術研究內容，而是在前幾代通信技術的基礎上形成的，5G通信技術也是整合多項技術發展起來的。從當前情況來看，5G通信技術目前還處于研發階段，需要進一步研究。

1 5G通信關鍵技術

1.1 大規模MOMO技術

大規模MOMO技術是在系統內實行大規模的天線列陣。也就是說，在系統內增加天線，利用增多的方式傳輸信號，循環使用系統空間，目的在于提升射頻效率，增加其穩定性。

1.2 同頻全雙工技術

在大多數技術中，同頻全雙工技術對5G通信產生的效果最明顯。這一技術被人們稱為最具備發展潛力的技術之一。在5G通信技術開發期間，通過應用同頻全雙工技術來優化無線頻譜資源，以此為移動通信的研究工作提供有利依據。

1.3 高密度網絡

隨著移動通信技術的發展，無線網絡成為了人們日常生活中不可缺少的一部分。無線網絡逐漸呈現綜合化、多元化以及智能化發展方向。因此，在開發5G通信技術期間，可以將高密度網絡引進網絡部署中，以此增長網絡通信數據流量，為5G移動通信研究工作的開展提供支持。

1.4 毫米波頻段通信技術

一般來講，先進的移動通信系統都離不開頻譜資源的支撐。在移動通信域中，作為先進技術的第五代移動系統，也需要加大頻譜資源的開發力度。其中，毫米頻段通信技術的出現，可以滿足這項工作需求。相信在未來，毫米波頻段通信技術必定成為重點研究技術之一。

1.5 終端直通類型的技術

要想提升通信系統整體質量，可以采取多種方法，其中最有效的方法是合理優化現有的通信系統。為了實現這一目的，在5G通信技術中可以使用終端直通技術。通過應用這一技術，在一定程度上能夠簡化通信技術程序，使通信用戶在使用中繞開基站設備，直接在終端設備中獲取信息資源。這樣一來，不但可以降低通信系統中通信設備的工作壓力，還可以提升信息傳輸效率。

2 面向5G通信的射頻關鍵技術分析

2.1 大規模MIMO技術

MIMO技術，也被稱為天線技術。由于該技術性能良好，目前已被廣泛應用于各種無線通信系統中，比如Wi-Fi。一般來講，天線越多，通信系統頻譜效率和傳輸速度的穩定性就越高。大規模MIMO技術需要將大量天線配置到基站內。這些天線主要是由價格較低的天線組件實現，能夠減少大規模MIMO技術的成本。將天線放置在基站內的目的是為了開拓空間，提升5G通信的頻譜效率。將通信波束放入規定區域中，以免受到不良因素的影響。

2.2 同頻全雙工通信技術

5G通信射頻的關鍵技術之一是同頻全雙工通信技術。這一技術能夠采集頻譜資源，為5G技術提供更多的資源。傳統移動通信技術主要是用TDD或者FDD雙工方式來采集頻譜資源。這種方式較為單一，無法滿足第五代移動通信系統的發展需求。因此，同頻全雙工通信技術應運而生。

5G移動通信技術的研究，主要以無線通信技術的發展和完善為主。經過幾十年發展，無線通信技術取得了明顯進步。不過，現有的無線通信系統還不符合數據信息獲取需求，網絡堵塞問題的存在和頻譜稀缺有著直接的關系。所以，第五代移動通信系統主要使用同頻全雙工通信技術。這項技術能夠更好地獲取射頻資源，提升網絡數據效率。

同頻全雙工技術的使用方法是利用同頻段同時接收。不僅可以提高無線頻譜資源利用率，而且還可以提升通信速度，最大限度發揮移動通信系統性能。從當前情況來看，同頻全雙工通信技術在使用期間還存在一些問題。這些問題在開啟同頻段同時接收功能時，會對技術自身產生較大的干擾。所以，要想解決這項問題，可以采用射頻域自干擾抵消方式。

2.3 同頻全雙工自干擾抵消技術

同頻全雙工自干擾抵消技術包括模擬域自干擾消除技術和數字域自干擾消除技術。

模擬域自干擾消除技術在遇到復雜干擾信號后，經常出現滯后現象，尤其是在無線通信網絡中使用多個同頻雙全工收發機的時候，形成的干擾信號比較多。遇到這種情況使用模擬域自干擾消除技術也很難消除產生的自干擾信號。

數字域自干擾消除技術主要利用數字域中的消除算法來抵消采樣信號。這項技術相較于模擬域自干擾消除技術，優勢更大一些，也更靈活。不過，數字域自干擾消除技術還存在一些不足，時常受發射通道以及自干擾通道的影響，在遇到發射通道、自干擾等情況時，數字域自干擾消除技術無法實現信號抵消。

2.4 毫米波頻段移動通信技術

2.4.1 毫米波頻段移動通信技術的論述

當前，使用4G無線通信網絡雖然實現了一定的使用目標，但是無線網絡中的頻譜資源較為擁擠，其在一些時段上經常產生數據堵塞等問題。因此，在研究5G通信技術時，毫米波段移動通信技術成為了主要的應用技術，它可以為無線通信網絡提供較多的頻譜資源，取得的成果較大。

2.4.2 毫米波頻段移動通信系統方案

一般來講，通信系統的整體由基帶、數字處理以及射頻子系統以及其它部分相互組建而成，所以在毫米波段移動通信系統中，也應根據相關指標要求制訂設計方案。系統設計的重點是毫米波前端陣列，使用中頻子系統，其他部分和一般的完整通信系統組成結構一樣。此外，還要設置電源系統、振模塊。

2.4.2 衰減大繞射能力弱的特征分析

毫米頻波段技術在空氣中產生的衰減程度非常大，繞射能力也比較弱。換句話講，如果在5G通信中使用毫米波段技術，通信信號就會被各種物體阻擋，甚至連最基本的穿墻都無法實現。但是，可以根據毫米頻波段這一特點，比如我的手機在使用毫米波段技術的時候信號衰減程度比較大，而其他人員在使用手機發射出來的毫米波信號衰減程度也比較厲害，因此，不需要從信號干擾處理方面進行考慮，只需要相互接近的兩個終端之間保持一定間距就即可。在空氣內，氧氣的共振頻率為60?GHz。因此，對于5G而言，選擇一個60?GHz的毫米波段頻能夠防止相鄰的兩個終端信號之間產生干擾。與此同時，毫米波段技術的自身特點在一定程度上決定了其不適合在手機終端或者距離基站比較遠的區域應用。

3 結語

總而言之，目前5G通信技術的研究還在發展階段，面臨多種挑戰。需要5G通信技術人員不斷提高自身技能，根據5G技術發展現狀，提升該技術的研究質量。

[1]尤肖虎，潘志文，高西奇，等.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.

[2]李革.我國5G移動通信的關鍵技術與發展趨勢[J]. 科技傳播，2016，8（1）：157-158.

RF Key Technologies and Research for 5G Communication

Huang Deyi

ZTE Corporation, Guangdong Huizhou 518000

In order to promote the sound development of 5G type communication technology, technicians need to master the key points of radio frequency type communication technology. According to the actual development situation of 5G type communication technology, the relevant research scheme is formulated. At this stage, the 5th generation mobile communication system is currently the key research point in the mobile field. In order to occupy the top spot in the field of mobile communications technology, countries around the world have conducted research on 5G communication systems.

5G communication; RF key technology; research

TN929.5

A