5G技術(shù)發(fā)展與優(yōu)勢

李萬彬

【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，5G的研發(fā)投入越來越大，5G存在著先天的技術(shù)優(yōu)勢，下面我們具體來分析一下。

【關(guān)鍵詞】 移動通信 5G優(yōu)勢

一、引言

5G的發(fā)展區(qū)域成熟，然而5G存在哪些技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)值得我們?nèi)パ芯亢屯茝V呢？下面進(jìn)行闡述。

二、 5G技術(shù)優(yōu)勢

優(yōu)勢1：實(shí)現(xiàn)2n子載波間隔擴(kuò)展的可擴(kuò)展OFDM參數(shù)配置

實(shí)現(xiàn)2n子載波間隔擴(kuò)展的可擴(kuò)展OFDM參數(shù)配置5G NR設(shè)計(jì)中最重要的決定之一是選擇無線電波形和多址接入技術(shù)。在已經(jīng)評估并且將繼續(xù)評估多種方式的同時(shí)，通過廣泛研究發(fā)現(xiàn)，正交頻分復(fù)用（OFDM）體系 — 具體來說包括循環(huán)前綴正交頻分復(fù)用（CP-OFDM）1 和離散傅里葉變換擴(kuò)頻正交頻分復(fù)用（DFT-S OFDM）2 — 是面向5G增強(qiáng)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(yōu)勢，基于場景自適應(yīng)切換對于DFT-S OFDM的鏈路預(yù)算和MIMO空間復(fù)用都有好處。最近3GPP NR第14版研究項(xiàng)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(bǔ)。

優(yōu)勢2：靈活、動態(tài)、自給式TDD子幀設(shè)計(jì)

5G NR設(shè)計(jì)的另一個關(guān)鍵組件是將支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在相同頻率上高效復(fù)用構(gòu)想的（和無法預(yù)料的）[2]5G服務(wù)的靈活框架。針對該5G NR框架設(shè)計(jì)的關(guān)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(nèi)包含數(shù)據(jù)傳輸和后解碼確認(rèn)來實(shí)現(xiàn)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(shí)期內(nèi)完成的模塊化事物（例如，下行授權(quán) > 下行數(shù)據(jù) > 保護(hù)時(shí)間 > 上行確認(rèn)）。除更低延遲之外，該模塊化子幀設(shè)計(jì)支持前向兼容性、自適應(yīng)UL/DL配置、先進(jìn)互易天線技術(shù)（例如，基于快速上行探測的下行大規(guī)模MIMO導(dǎo)向）以及通過增加子幀頭（例如，免授權(quán)頻譜的競爭解決頭）支持的其他使用場景 — 讓該項(xiàng)發(fā)明成為滿足許多5G NR需求的關(guān)鍵技術(shù)。

優(yōu)勢3：先進(jìn)、靈活的LDPC信道編碼

連同可擴(kuò)展參數(shù)配置和靈活的5G NR服務(wù)框架，物理層設(shè)計(jì)應(yīng)包括可提供穩(wěn)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(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)角度來看，當(dāng)擴(kuò)展到極高吞吐量和更大塊長度時(shí)，低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC）具有優(yōu)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(jìn)的LDPC作為eMBB數(shù)據(jù)信道編碼方案。

優(yōu)勢4：先進(jìn)大規(guī)模MIMO天線技術(shù)

5G設(shè)計(jì)還促進(jìn)MIMO天線技術(shù)發(fā)展。通過智能地使用更多天線，可以提升網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋面。即，更多空間數(shù)據(jù)流可以顯著提高頻譜效率（例如，借助多用戶大規(guī)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(kuò)展基站范圍[4]。已展示5G NR大規(guī)模MIMO技術(shù)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(guī)模MIMO，測試結(jié)果顯示，面向在3 GHz至5GHz頻段工作的5G NR新部署重用現(xiàn)有宏蜂窩基站是可行的。全新多用戶大規(guī)模MIMO設(shè)計(jì)的這些測試結(jié)果顯示，容量和小區(qū)邊緣用戶吞吐量顯著提升，這對提供更統(tǒng)一的5G移動寬帶用戶體驗(yàn)很關(guān)鍵。5G設(shè)計(jì)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(jī)會。在這些高頻上可用的充裕頻譜能夠提供將重塑數(shù)據(jù)體驗(yàn)的極致數(shù)據(jù)速度和容量。

優(yōu)勢5：先進(jìn)頻譜共享技術(shù)

頻譜是移動通信最重要的資源，獲得更多頻譜意味著網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)有資源的創(chuàng)新方式[5]。今天，我們正開創(chuàng)頻譜共享技術(shù)，例如LTE-U/LAA、LWA、LSA、CBRS和MulteFire。5G NR設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有前向兼容性。這創(chuàng)造在5G中將頻譜共享提升到新水平的創(chuàng)新機(jī)會。這些創(chuàng)新將提供更多可用頻譜，但也通過支持可動態(tài)適應(yīng)載荷工況的協(xié)作式分層共享機(jī)制提高總體利用率。

結(jié)論：這僅僅是開始，這五大關(guān)鍵優(yōu)勢僅僅是成為我們5G設(shè)計(jì)一部分的幾項(xiàng)驚人發(fā)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(lǐng)域進(jìn)一步研究，加快5G前進(jìn)的步伐。

參 考 文 獻(xiàn)

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

[2] 全球5G研究動態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J]. 陳曉貝，魏克軍. 電信科學(xué). 2015（05）

[3] 第五代移動通信系統(tǒng)5G標(biāo)準(zhǔn)化展望與關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 周一青，潘振崗，翟國偉，田霖. 數(shù)據(jù)采集與處理. 2015（04）

[4]《移動通信》2017年專題計(jì)劃[J]. 移動通信. 2017（02）

[5] 5G業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程[J]. 王志勤，羅振東，魏克軍. 中興通訊技術(shù). 2014（02）