5G主要关键技术探讨

1、    5g主要关键技术探讨    王建军张玉娟摘 要：目前，移动通信的发展已经从第一代（1g）模拟通信、第二代（2g）数字通信发展到第三代（3g）准宽带移动通信和第四代（4g）移动通信系统，并取得了重大成绩。2013年由工信部牵头成立的imt-2020（5g）推进组，将5g研究提上日程，其将进一步满足人们未来对移动数据传输性能的各种要求，也将为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，该文介绍了未来5g可能涉及的多个关键技术，包括超密集组网、d2d、massive mimo、新型多址、毫米波技术等。关键词：5g 关键技术 网络 移动通信：tn92

2、 ：a ：1674-098x（2016）11（c）-0066-02第五代移动通信的设计框架涵盖愿景、场景、能力、设计理念、核心技术等多个方面，以“柔性、绿色、极速”为网络愿景。目标场景包括移动互联网、工业互联网和车联网等。为实现上述愿景和场景目标，从两个方面定义了5g能力：一是速率、时延、密度和移动性等性能指标，二是频谱效率、能效效率以及成本效率等效率指标。为了实现这些目标和能力，需要全面定义5g设计原则，涉及香农理论、蜂窝、信令控制、天线、频谱、协议和空口等。用户中心网络ucn和软件定义空口sdai两个核心概念被明确作为5g系统解决方案的基础，这里ucn通过ran架构和功能重定义，尝试提供一

3、个拥有公共的高层协议的统一的无线接入架构，而sdai通过空口不同功能模块的重定义，提供一个具备面向各种差异化业务和场景的定制能力的统一空口。ucn和sdai中关键技术的性能将被评估和测试，并考虑频谱策略和测试测量技术，以验证5g解决方案是否能达到5g能力目标。1 5g关键技术1.1 超密集组网技术超密集组网将是满足未来移动数据流量需求的主要技术手段。其能够解决5g中提出的无线数据速率提高1 000倍的问题，提高空间谱利用率及增强室内覆盖等问题。随着蜂窝小区覆盖面积的变小，最优站点的位置可能无法得到，同时小区进一步分裂难度增加，只能通过增加站点部署密集度来进行改善，超密集组网通过更加“密集化”的

4、无线网络基础设施部署，获得更高的频率复用效率，从而在局部热点区域实现百倍量级的系统容量提升。其典型应用场景主要包括：办公室、密集住宅、密集街区、校园、大型集会、体育场、地铁、公寓等。随着小区部署密度的增加，超密集组网将面临许多新的技术挑战，如干扰、移动性、站址、传输资源以及部署成本等。为了满足典型应用场景的需求和技术挑战，实现易部署、易维护、用户体验轻快的轻型网络，接入和回传联合设计、干扰管理和抑制、小区虚拟化技术是超密集组网的重要研究方向。目前，需要研究适应动态变化的网络动态部署技术、站点的密集部署将需要庞大而且复杂的回传网络，而如果采用有线回传网络，将会导致网络部署的困难和运营商成本的大幅

5、度增加。因此，为了提高节点部署的灵活性，降低部署成本，利用和接入链路相同的频谱和技术进行无线回传传输，是解决这个问题的一个重要方向。无线回传方式中，无线资源不仅为终端服务，而且为节点提供中继服务，使无线回传组网技术非常复杂，因此，无线回传组网关键技术，包括组网方式、无线资源管理等是重要的研究内容。1.2 d2d技术随着科技的进步，用户终端的类型也越来越多，其支持的无线通信能力也随之增强，除2g、3g、4g之外，还可以通过wi-fi、bluetooth、lte-d2d等技术来实现终端设备间的直接通信。此外，通过对上述通信技术的协同融合，还可衍生出更多新的应用场景来提升用户体验。常见的应用场景包括

6、车直接通信、终端间协作通信和数据共享网络等。其中，对于车直接通信：未来车联网不仅包括车与网络之间的远程通信，还包括车车、车路、车人（v2v， v2i，v2p，统称v2x）的频繁交互的短程通信。对于终端间协作通信：在未来无线通信中，不仅网络侧可以相互协作，终端之间也可以相互协作，通过临近终端之间的短距离技术连接，终端之间可以协作互助，互相中转数据。对于数据共享网络：在基站节点的协助下，终端可自发组织建立起互相之间可直接进行数据传输的自组织网络，来进行数据业务的共享。1.3 massive mimo技术mimo系统通过在发送端和接收端设置多个天线，形成mimo通信链路。其可以在不增加带宽的情况下增

7、加系统的传输性能。面对5g在传输速率和系统容量等方面的性能挑战，天线数目的进一步增加仍将是mimo技术继续演进的重要方向。在实际应用中，通过大规模天线，基站可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益窄细波束，能够提供更灵活的空间复用能力，改善接收信号强度并更好地抑制用户间干扰，从而实现更高的系统容量和频谱效率。大规模天线技术的研究内容主要包括：应用场景与信道建模、传输与检测技术、信道状态信息测量与反馈技术、覆盖增强技术、资源管理技术等。1.4 新型多址技术未来移动通信中，移动互联网和物联网将成为未来移动通信发展的主要驱动力，5g不仅需要大幅度提升系统频谱效率，还需要具备支持海量设备连接的能力

8、。此外，在簡化系统设计及信令流程方面也提出了很高的要求，这些都将对现有的正交多址技术形成严峻挑战。新型多址技术主要包括：scma，pdma和musa，其通过多用户信息在相同资源上的叠加传输，在接收侧利用先进的接收算法分离多用户信息，以有效提升系统频谱效率，并增加系统的接入容量。1.5 毫米波技术毫米波频段一般为30300 ghz，其具有波长短、频带宽、波束窄、保密性好、传输质量高、全天候通信等特点，可以有效解决高速宽带无线接入面临的许多问题，因而在短距离通信中有着广泛的应用前景。在频谱资源紧缺的情况下，采用毫米波通信能够有效提升通信容量。由于5g的超密集网络，基站间距可能不到200 m。而毫米

9、波具有波束窄的特点，具有很强的抗干扰能力，加上空气对毫米波吸收的因素，可以有效减小对相邻基站间的干扰。2 结语5g（第五代移动通信技术）是面向2020年之后的新一代移动通信系统，随着通信技术的不断发展和我国lte的正式商用，为了满足未来无线数据传输爆炸式的增长，面向未来提供更高速率、更好用户体验的下一代无线通信技术（5g）已经成为了通信业界关注的重点领域。我国应积极参与对5g通信技术的研究，持续推进5g重大专项，加快推进5g研发和商用进程，打造政、产、学、研信息共享平台，及时整合并发布5g相关领域国内外研发进展最新动态，引导国内相关企业、研发机构及高校在5g各自的优势领域集中发力，寻求5g关键技术的全面突破。参考文献1 秦飞.演进与创新的5g技术路线j.电信网技术，2013（9）：11-15.2 冯岩.5g研发争分夺秒j.中国无线电，2014（1）：32-34.3 陈山枝，秦飞.ltf-hi无线移动宽带网络演进路线j.电信科学，2012，28（11）：6-12.4 wang c x，haider f， gao x，