5G八大關鍵技術

1、5G八大關鍵技術5G八大關鍵技術在進入主題之前，我覺得首先應該弄清楚一個問題：為什么需要 5G?不是因為通信工程師們突然想改變世界，而炮制了一個 5G是 因為先有了需求，才有了 5G什么需求？未來的網絡將會面對：1000倍的數據容量增長，10到100倍的 無線設備連接，10到100倍的用戶速率需求，10倍長的電池xx時間 需求等等。坦白的講，4G網絡無法滿足這些需求，所以5G就必須登 場。但是，5G不是一次革命。5G是4G的延續(xù)，我相信5G在核心網 部分不會有太大的變動，5G的關鍵技術集中在無線部分。雖然 5G最 終將采用何種技術，目前還沒有定論。不過，綜合各大高端論壇討論 的焦點，我今天收集

2、了 8大關鍵技術。當然，應該遠不止這些。1 .非正交多址接入技術 (Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA我們知道3G采用直接序列碼分多址(Direct Sequence CDMA , DS-CDMA技術，手機接收端使用 Rake接收器，由于其非正交特性， 就得使用快速功率控制(Fast transmission power control , TPC) 來解決手機和小區(qū)之間的遠-近問題。而4G網絡則采用正交頻分多址（OFDM技術，OFDMT但可以克 服多徑干擾問題，而且和 MIM俄術配合，極大的提高了數據速率。由于多用戶正交，手機和小區(qū)之間就不存在遠 -近問題

3、，快速功率控制就被舍棄，而采用 AMC（自適應編碼）的方法來實現(xiàn)鏈路自適應。NOMAI望實現(xiàn)的是，重拾3G時代的非正交多用戶復用原理，并將之融合于現(xiàn)在的4G OFD瞰術之中。從2G, 3G到4G,多用戶復用技術無非就是在時域、頻域、碼域 上做文章，而NOMAE OFDM勺基礎上增加了一個xx功率域。新增這個功率域的目的是，利用每個用戶不同的路徑損耗來實現(xiàn) 多用戶復用。3G3.9UG 5G多用戶復用Non-orthogonal(CDMA)CrthagonaJ (OFDMA)Non-ortliog on a 1 w ：iti SIC (NOM 陽信母波形Single earnerOFDM orDF

4、T-5-OFDMOFDM(or DFT-s-OFDM)鏈路自適應Fast TPCAMCAMC 十 Power allocation實現(xiàn)多用戶在功率域的復用，需要在接收端加裝一個SIC （持續(xù)干擾消除），通過這個干擾消除器，加上信道編碼（如 Turbo code或 低密度奇偶校驗碼（LDPC痔），就可以在接收端區(qū)分出不同用戶的信 號。C25 qJuE2signalUE 22 dscodrnQHighLowReceived Si NRUE接收端利用SIC （持續(xù)干擾消除）的NUMA基本原埋NOMA1以利用不同的路徑損耗的差異來對多路發(fā)射信號進行疊加，從而提高信號增益。它能夠讓同一小區(qū)覆蓋范圍的所有

5、移動設備 都能獲得最大的可接入帶寬，可以解決由于大規(guī)模連接帶來的網絡挑 戰(zhàn)。Processing powerin Devices3.L-111COcodeMIMO子也比密度i卜|已注NOMA十全忙VTJ 徐土文木FDMAJDMA, Equalizer, CDMA, OFDMA Canceller做功*跣”殛 用七號力J汨上法 h- fKj 痔自用 A把5 t * +fc E Yt 式k iW e r j +L*-I 5百汨甘處上里仃蟲2 J沖比布個UI廣 J、w JLd.在個月J L 神界Largt paiti lossSiC DfUE2PMNOMAYf未來5G博幼通信網綺J但廣附M曲什e1/

6、三NOMA勺另一優(yōu)點是，無需知道每個信道的CS 1（信道狀態(tài)信息）， 從而有望在高速移動場景下獲得更好的性能， 并能組建更好的移動節(jié) 點回程鏈路。2 . FBMC （濾波組多載波技術）在OFDM（統(tǒng)中，各個子載波在時域相互正交，它們的頻譜相互 重疊，因而具有較高的頻譜利用率。OFD般術一般應用在無線系統(tǒng)的數據傳輸中，在OFD陳統(tǒng)中，由于無線信道的多徑效應，從而使 符號間產生干擾。為了消除符號問干擾（ISl）,在符號間插入保護間 隔。插入保護間隔的一般方法是符號間置零，即發(fā)送第一個符號后停留一段時間（不發(fā)送任何信息），接下來再發(fā)送第二個符號。在 OFDM 系統(tǒng)中，這樣雖然減弱或消除了符號間干擾，

7、 由于破壞了子載波間的 正交性，從而導致了子載波之間的干擾（ICI）。因此，這種方法在OFDM 系統(tǒng)中不能采用。在OFD源統(tǒng)中，為了既可以消除ISI ,又可以消 除ICI ,通常保護間隔是由CP （Cycle Prefix ,循環(huán)前綴來）充當。CP是系統(tǒng)開銷，不傳輸有效數據，從而降低了頻譜效率。皿Jifft J隔環(huán)例驟(CP)、channelIFFTOFDMAchannelFBMC而FBM(J(J用一組不交疊的帶限子載波實現(xiàn)多載波傳輸， FMC寸 于頻偏引起的載波間干擾非常小，不需要 CP (循環(huán)前綴)，較大的提 高了頻率效率。OFDM和FBMC對比 F修解匚沒有旁t * 1G 11 U 科M

8、2*沒有循瑋前疑.據高卻談效率3 .毫米波(millimetre waves , mmWaves)什么叫毫米波？頻率 30GH本U 300GHz波長范圍10到1毫米。由于足夠量的可用帶寬，較高的天線增益，毫米波技術可以支持 超高速的傳輸率，且波束窄，靈活可控，可以連接大量設備。以下圖 為例：Nelwork 5G基站/ r藍色手機處于4G小區(qū)覆蓋邊緣，信號較差，且有建筑物(房子) 阻擋，此時，就可以通過毫米波傳輸，繞過建筑物阻擋，實現(xiàn)高速傳 輸。同樣，粉色手機同樣可以使用毫米波實現(xiàn)與 4G小區(qū)的連接，且 不會產生干擾。當然，由于綠色手機距離4G小區(qū)較近，可以直接和4G小區(qū)連接。4 .大規(guī)模 MI

9、M餓術(3D /Massive MIMO)MIMOK術已經廣泛應用于 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(guī)模MIM皿術可以由一些并不昂貴的低功耗的天線組件來實 現(xiàn)，為實現(xiàn)在高頻段上進行移動通信提供了廣闊的前景，它可以成倍提升無線頻譜效率，增強網絡覆蓋和系統(tǒng)容量，幫助運營商最大限度 利用已有站址和頻譜資源。我們以一個20平方厘米的天線物理平面為例，如果這些天線以 半波長的間距排列在一個個方格中，則：如果工作頻段為3.5GHz,就可部署16副天線；如工作頻段為10GHz就可部署169根天線。20cm* 20cm天線物理平面spacing (d) A = 8.6

10、cm)OS16(Z= 3 cm(4= 1.5 cm)6761690.7 A93613D-MIM餓術在原有的MIMCM礎上增加了垂直xx,使得波束在 空間上三維賦型，可避免了相互之間的干擾。配合大規(guī)模 MIMO可 實現(xiàn)多方向波束賦型。5 .認知無線電技術(Cognitive radio spectrum sensing techniques )認知無線電技術最大的特點就是能夠動態(tài)的選擇無線信道。在不 產生干擾的前提下，手機通過不斷感知頻率，選擇并使用可用的無線 頻譜。認知無線電技術Alternative available resorcftsOld broken link認知無線電技術Alter

11、native available resourcesOld broken link6 .xx頻譜信道容量與帶寬和SNRxx為了滿足5G網絡Gpbsa的數據速率, 需要更大的帶寬頻率越高，帶寬就越大，信道容量也越高。因此，高頻段連續(xù)帶 寬成為5G的必然選擇。得益于一些有效提升頻譜效率的技術（比如：大規(guī)模 MIMO,即 使是采用相對簡單的調制技術（比如 QPSK）也可以實現(xiàn)在1Ghz的超 帶寬上實現(xiàn)10Gpbs的傳輸速率。7 . ultra-dense Hetnets（超密度異構網絡）立體分層網絡（HetNet）是指，在宏蜂窩網絡層中布放大量微蜂 窩（Microcell ）、微微蜂窩（Picocell ）、毫微微蜂窩（Femtocell ） 等接入點，來滿足數據容量增長要求。到了 5G時代，更多的物-物連接接入網絡，HetNet的密度將會 大大增加。8 .多