5G無線傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)

董克榮

【摘 要】近年來，無線通信技術(shù)水平不斷在提升，目前正處于4G網(wǎng)絡(luò)向5G網(wǎng)絡(luò)演進的過程中，相應地業(yè)務(wù)需求度也會不斷增加，而這與日漸匱乏的無線資源相矛盾。目前，5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究尚未成熟，因此想要更好地發(fā)展5G無線網(wǎng)絡(luò)，要進一步分析其關(guān)鍵技術(shù)。本文對5G無線寬帶的特點進行了介紹，同時分析了其關(guān)鍵的無線傳輸技術(shù)，以期促進5G無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】5G；無線傳輸；關(guān)鍵技術(shù)

進入信息時代后，我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平不斷提高，目前4G網(wǎng)絡(luò)已得到了普及應用，正朝著5G網(wǎng)絡(luò)逐漸演進。5G無線寬帶技術(shù)具有巨大的市場發(fā)展?jié)摿Γ胪耆珜崿F(xiàn)5G無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，還需要對無線的技術(shù)進行研究，消除各種干擾因素，提高資源的利用率。在移動通信技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，研究5G無線傳輸技術(shù)對于我國經(jīng)濟發(fā)展有重要的意義。

一、5G無線網(wǎng)絡(luò)的特點

1.功能進一步拓展

第五代無線寬帶技術(shù)，相比于4G技術(shù)，進一步提高了語音信息的傳輸質(zhì)量，以及信號傳輸、接收的速度，容量更大，具有強大的數(shù)據(jù)信息整合功能。同時，也更好地滿足了用戶對語音、視頻、在線游戲、即時通訊等的互動要求。而且5G網(wǎng)絡(luò)中，當頻譜寬度不足時，依舊能夠高速運行，不受其影響依然保持在100Gbps，保障了在任何情況下，用戶的需求都能得到滿足。

2.優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)

用戶對信息需求量越來越大，目前未能很好滿足用戶的需求，而5G無線技術(shù)能夠為信息傳輸打開新的局面。5G無線技術(shù)將把用戶的體驗、數(shù)據(jù)傳送與接收的時延、平均的網(wǎng)絡(luò)吞吐速度，以及交互式游戲在內(nèi)的項目等作為重點突破。

3.系統(tǒng)性能大有提高

5G無線技術(shù)采用協(xié)作組網(wǎng)，將多個點、多個天線、多個用戶協(xié)助起來，能夠大大高頻段頻譜資源的利用率，解決部分的無線電波穿透能力較弱的問題，將來還會使用有線與無線相互結(jié)合以及協(xié)作組網(wǎng)等技術(shù)。

二、5G無線傳輸關(guān)鍵技術(shù)

1.大規(guī)模多天線技術(shù)

大規(guī)模多天線（MIMO），屬于是一種多入多出的通信系統(tǒng)，其基站的天線數(shù)目高于終端天線數(shù)目，通過建立極大數(shù)目的信道來到達終端，從而進行信號的高速傳輸、簡化物理層設(shè)計，實現(xiàn)信號的低時延傳輸。5g無線網(wǎng)絡(luò)采用大規(guī)模多天線技術(shù)，能夠獲得以下優(yōu)勢：

（1）能進一步提升系統(tǒng)的空間分辨率，并且可以在沒有基站分裂的條件下，實現(xiàn)空間資源的挖掘。

（2）能夠讓能量極小的波束集中在一塊小型區(qū)域，減少干擾。

（3）能夠通過不同的空域、時域、頻域等維度，提高對頻譜和能量的利用效率。

大規(guī)模多天線技術(shù)結(jié)合了通信理論、電磁傳播理論，其能夠有效提升系統(tǒng)容量、峰值速率、減少能量消耗等，在5G無線網(wǎng)絡(luò)中是一項被認為關(guān)鍵、具有可行性的技術(shù)[1]。但是要實現(xiàn)技術(shù)也需要一定的條件，比如當小區(qū)內(nèi)采用正交的導頻序列、小區(qū)間采用相同的導頻序列組時，會存在有導頻污染的問題，導致上、下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男鸥杀葻o法隨基站天線數(shù)增加相應變化。另外，若在基站側(cè)部署大規(guī)模多天線技術(shù)，在一定程度上會增加成本的投入，在實際場景中，大規(guī)模多天線還要能夠靈活地適應復雜的天線電環(huán)境，這是該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。

2.信道建模

信道建模通過對無線環(huán)境的抽象性描述，用一系列的參數(shù)表現(xiàn)無線環(huán)境的物理特征，從而能夠作出無線信號的傳播機制，是評估無線技術(shù)性能的重要手段。伴隨5G技術(shù)的發(fā)展，信道建模具有新的特點。

D2D技術(shù)具有發(fā)送端和接收端的雙移動性，傳統(tǒng)的信道模型不再適用。同時，現(xiàn)有的信道模型對每鏈路來說，散射環(huán)境是隨機產(chǎn)生的，也是獨立的，這與實際不符。為有效提高信道的容量和頻率利用率，會采用MIMO技術(shù)，而相應的信道模型也會有新的特性，比如用球面波取代平面波進行建模。同時，發(fā)展毫米波段中大量未使用的頻譜資源，毫米波信道建模也具有新的特征，比如高路損、高散射、對動態(tài)環(huán)境敏感性等。因此，對于相應的信道模型的不同特點，相應新技術(shù)要深入開展。

3.全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)，指的是在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙工在同一時間發(fā)射、接收信號，相比于傳統(tǒng)FDD、TDD半雙工模式，該技術(shù)能夠突破頻譜資源使用的限制，可用頻譜資源是之前的兩倍。但是，實現(xiàn)全雙工技術(shù)需要擁有極高的干擾消除能力，目前自干擾消除力，主要是采用物理層干擾消除的方法進行的[2]。而該技術(shù)的自干擾消除技術(shù)主要包括天線自干擾消除、模擬電路域自干擾消除、數(shù)字域自干擾等。

同時，在認知無線網(wǎng)中應用全雙工技術(shù)，能夠使次要節(jié)點同時感知和使用空閑頻譜，有效減少次要節(jié)點間的碰撞，進一步提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能；在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中應用全雙工技術(shù)，能夠有效解決無線回傳的問題；全雙工技術(shù)和中繼技術(shù)結(jié)合應用，可以很好地避免隱藏終端、吞吐量損失、端到端延時等問題；將全雙工中繼和MIMO技術(shù)結(jié)合應用，能夠提升系統(tǒng)端到端的性能，以及強化抗干擾力。

4.OFDM技術(shù)

OFDM技術(shù)避免多徑衰落能力強，頻譜效率高，實現(xiàn)也較為簡單，廣泛應用于LTE、LTE-A等系統(tǒng)中。但該技術(shù)中的基帶波很容易會受到干擾的方波，而5G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，要求單位達到吉赫的帶寬，從而實現(xiàn)極高速率的數(shù)據(jù)傳輸，然而在頻率較低的頻率區(qū)域中，得到不間斷的頻譜資源較為困難。由于這些頻譜的帶寬有著不確定性、間斷性，導致OFDM技術(shù)很難提高資源的利用率[3]。

5.SDN技術(shù)

傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)在控制平面上，未能采用統(tǒng)一的平臺進行調(diào)控硬件資源，使得新業(yè)務(wù)的實施成本比較高，這導致了我們很難用可編程操作的手段，去來滿足用戶的各種需求，也無法按照網(wǎng)絡(luò)的實際情況來作創(chuàng)新，更無法根據(jù)用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的需求量來作出進行合理的資源配置，浪費不必要的時間和資源。而采用SDN技術(shù)，不單止能夠?qū)⒖刂婆c轉(zhuǎn)發(fā)完全分離，還能有效控制平臺具有集中性的特點，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程操作，目前許多運營商也爭相開始研發(fā)和使用SDN技術(shù)，以期解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中遇到的問題。

6網(wǎng)絡(luò)動態(tài)切片

目前網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)類型，以及通信場景都在朝著多樣化的方向演變，傳統(tǒng)的構(gòu)架無法滿足性能需求[4]。因此，為了達到網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，5G無線傳輸技術(shù)應該采用虛擬化手段，從而將真實的網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個虛擬化的切片，再將切片進行功能編排，從而分別對應一種通信場景或業(yè)務(wù)。通過這樣的方式，我們能夠根據(jù)具體的通信場景，以及業(yè)務(wù)類型來規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、資源配置，制定運營策略。

三、結(jié)語

5G無線網(wǎng)絡(luò)是一個融合的網(wǎng)絡(luò)，也是一個復雜的密集網(wǎng)絡(luò)。相比于4G網(wǎng)絡(luò)，5g網(wǎng)絡(luò)能夠滿足更多的應用場景、數(shù)據(jù)量以及設(shè)備接入量。但是要實現(xiàn)這一網(wǎng)絡(luò)，需要很多技術(shù)的支持和創(chuàng)新，目前我們對5G無線傳輸技術(shù)的應用尚未成熟，但隨著科技的不斷發(fā)展，其發(fā)展前景是十分巨大和樂觀的。5G網(wǎng)絡(luò)將滲透到社會的各大領(lǐng)域，會進一步突破時空限制，為用戶提供更好的交互體驗。

參考文獻：

[1]姚蘊珍.5G無線通信技術(shù)概念分析及其應用研究[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程，2017（15）：35.

[2]葉文彬.5G無線網(wǎng)絡(luò)下的智能干擾管理技術(shù)研究[J].中國新通信，2017，19（08）：96-97.

[3]楊大為，胡娟.5G無線傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（08）.

[4]楊綠溪，何世文等.面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2015（03）.

（作者單位：中國移動通信集團廣西有限公司）