5G作為第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，給很多人的第一印象就是它的網(wǎng)絡(luò)速度快、延時(shí)性低、帶寬大，這就是5G時(shí)代的特點(diǎn)。5G作為未來(lái)幾年的主流通訊技術(shù)，你知道它們是如何實(shí)現(xiàn)的，5G的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？
5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？
一、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(diǎn)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并且空氣對(duì)毫米波的吸收，會(huì)減小對(duì)相鄰基站間的干擾。
二、FBMC技術(shù)
FBMC的提出是為解決OFDM18載波旁瓣較大，在各載波不能?chē)?yán)格同步時(shí)相鄰載波將會(huì)產(chǎn)生較大干擾，在較低頻段不能支持需要連續(xù)高達(dá)1G帶寬等高速率業(yè)務(wù)需求等問(wèn)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(guò)合成濾波組來(lái)實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制，在收端通過(guò)分析濾波組實(shí)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(huì)使FBMC的性能輸于OFDM，提出在MIMO情景下的特殊的波束成型來(lái)提升FBMC性能。
三、大規(guī)模MIMO技術(shù)
大規(guī)模MIMO運(yùn)用多天線技術(shù)，大規(guī)模天線陣列可以通過(guò)天線的空分特性(具有高分辨率的空間自由度)，使相同時(shí)頻資源能同時(shí)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(gè)基站布置超出現(xiàn)有天線數(shù)數(shù)量級(jí)超多天線用于時(shí)分復(fù)用條件下，發(fā)現(xiàn)可以在同一時(shí)頻資源上服務(wù)幾個(gè)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(lái)了更多的空間自由度，因此使信道的反應(yīng)更加精準(zhǔn)，從而降低了各種隨機(jī)突發(fā)情況信道性能的降低。
四、D2D技術(shù)
傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無(wú)法移動(dòng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靈活度上有一定的限制。隨著無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)提供方式已無(wú)法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。D2D技術(shù)無(wú)需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗;通過(guò)廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用;支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。
五、同時(shí)同頻全雙工
最近幾年，同時(shí)同頻全雙工技術(shù)吸引了業(yè)界的注意力。利用該技術(shù)，在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時(shí)發(fā)射和接收信號(hào)，與傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高1倍。全雙工技術(shù)能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活。然而，全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力，這對(duì)干擾消除技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，同時(shí)還存在相鄰小區(qū)同頻干擾問(wèn)題。在多天線及組網(wǎng)場(chǎng)景下，全雙工技術(shù)的應(yīng)用難度更大。
六、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(jìn)行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無(wú)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(diǎn)的位置可能無(wú)法得到，同時(shí)小區(qū)進(jìn)一步分裂難度增加，所以只能通過(guò)增加站點(diǎn)部署密度來(lái)部署更多的低功率節(jié)點(diǎn)。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(wèn)題。從物理層這個(gè)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(gè)角度，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要一種能夠具有可擴(kuò)展的幀結(jié)構(gòu)的空中接口來(lái)滿足不同頻段頻率的接入。
七、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
目前，LTE接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)，減小了系統(tǒng)時(shí)延，降低了建網(wǎng)成本和維護(hù)成本。未來(lái)5G可能采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無(wú)線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無(wú)線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN的基本思想是通過(guò)充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無(wú)線信號(hào)，以構(gòu)建覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無(wú)線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護(hù)，減少運(yùn)營(yíng)支出。
八、密集網(wǎng)絡(luò)
在未來(lái)的5G通信中，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進(jìn)。隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng)。未來(lái)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點(diǎn)地區(qū)，這使得超密集網(wǎng)絡(luò)成為實(shí)現(xiàn)未來(lái)5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來(lái)，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個(gè)以上。
九、高頻段傳輸
移動(dòng)通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段(如毫米波、厘米波頻段)可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實(shí)現(xiàn)極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。高頻段在移動(dòng)通信中的應(yīng)用是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，業(yè)界對(duì)此高度關(guān)注。足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益是高頻段毫米波移動(dòng)通信的主要優(yōu)點(diǎn)，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點(diǎn)。射頻器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的問(wèn)題也有待進(jìn)一步研究和解決。
十、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)
就是把運(yùn)營(yíng)商的物理網(wǎng)絡(luò)切分成多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)不同的服務(wù)需求，這可以通過(guò)時(shí)延、帶寬、安全性、可靠性來(lái)劃分不同的網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)不同的場(chǎng)景。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而避免了為每一個(gè)服務(wù)建設(shè)一個(gè)專用的物理網(wǎng)絡(luò)，這樣可以大大節(jié)省部署的成本。
5G技術(shù)將會(huì)在終端，網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線接入等方面進(jìn)行融合及創(chuàng)新，優(yōu)勢(shì)明顯，5G網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)槲覀兲峁└咚俾�，高可靠性，低時(shí)延的服務(wù)，讓我們享受流媒體，超高清視頻等業(yè)務(wù);同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有很靈活的可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠根據(jù)需求進(jìn)行組網(wǎng)，同時(shí)5G網(wǎng)絡(luò)能夠涵蓋不同行業(yè)用戶以及開(kāi)展多種業(yè)務(wù)類型，豐富我們的生活，隨著上面這些技術(shù)的突破，未來(lái)的5G時(shí)代也會(huì)快速到來(lái)。
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