5g主要關(guān)鍵技術(shù)探討

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1、5G主要關(guān)鍵技術(shù)探討　　摘要：目前，移動(dòng)通信的發(fā)展已經(jīng)從第一代（1G）模擬通信、第二代（2G）數(shù)字通信發(fā)展到第三代（3G）準(zhǔn)寬帶移動(dòng)通信和第四代（4G）移動(dòng)通信系統(tǒng)，并取得了重大成績(jī)。2013年由工信部牽頭成立的IMT-2020（5G）推進(jìn)組，將5G研究提上日程，其將進(jìn)一步滿足人們未來(lái)對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸性能的各種要求，也將為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，該文介紹了未來(lái)5G可能涉及的多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，包括超密集組網(wǎng)、D2D、massiveMIMO、新型多址、毫米波技術(shù)等。　　關(guān)鍵詞：5G關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通信　　中圖分類號(hào)：TN92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2016）1

2、1（c）-0066-02　　第五代移動(dòng)通信的設(shè)計(jì)框架涵蓋愿景、場(chǎng)景、能力、設(shè)計(jì)理念、核心技術(shù)等多個(gè)方面，以“柔性、綠色、極速”為網(wǎng)絡(luò)愿景。目標(biāo)場(chǎng)景包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)等。為實(shí)現(xiàn)上述愿景和場(chǎng)景目標(biāo)，從兩個(gè)方面定義了5G能力：一是速率、時(shí)延、密度和移動(dòng)性等性能指標(biāo)，二是頻譜效率、能效效率以及成本效率等效率指標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)和能力，需要全面定義5G設(shè)計(jì)原則，涉及香農(nóng)理論、蜂窩、信令控制、天線、頻譜、協(xié)議和空口等。用戶中心網(wǎng)絡(luò)UCN和軟件定義空口SDAI兩個(gè)核心概念被明確作為5G系統(tǒng)解決方案的基礎(chǔ)，這里UCN通過(guò)RAN架構(gòu)和功能重定義，嘗試提供一個(gè)擁有公共的高層協(xié)議的統(tǒng)一的無(wú)線接入架

3、構(gòu)，而SDAI通過(guò)空口不同功能模塊的重定義，提供一個(gè)具備面向各種差異化業(yè)務(wù)和場(chǎng)景的定制能力的統(tǒng)一空口。UCN和SDAI中關(guān)鍵技術(shù)的性能將被評(píng)估和測(cè)試，并考慮頻譜策略和測(cè)試測(cè)量技術(shù)，以驗(yàn)證5G解決方案是否能達(dá)到5G能力目標(biāo)?！　?5G關(guān)鍵技術(shù)　　1.1超密集組網(wǎng)技術(shù)　　超密集組網(wǎng)將是滿足未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量需求的主要技術(shù)手段。其能夠解決5G中提出的無(wú)線數(shù)據(jù)速率提高1000倍的問(wèn)題，提高空間譜利用率及增強(qiáng)室內(nèi)覆蓋等問(wèn)題。隨著蜂窩小區(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，只能通過(guò)增加站點(diǎn)部署密集度來(lái)進(jìn)行改善，超密集組網(wǎng)通過(guò)更加“密集化”的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部署，獲得更高的

4、頻率復(fù)用效率，從而在局部熱點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)百倍量級(jí)的系統(tǒng)容量提升。其典型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括：辦公室、密集住宅、密集街區(qū)、校園、大型集會(huì)、體育場(chǎng)、地鐵、公寓等。隨著小區(qū)部署密度的增加，超密集組網(wǎng)將面臨許多新的技術(shù)挑戰(zhàn)，如干擾、移動(dòng)性、站址、傳輸資源以及部署成本等。為了滿足典型應(yīng)用場(chǎng)景的需求和技術(shù)挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)易部署、易維護(hù)、用戶體驗(yàn)輕快的輕型網(wǎng)絡(luò)，接入和回傳聯(lián)合設(shè)計(jì)、干擾管理和抑制、小區(qū)虛擬化技術(shù)是超密集組網(wǎng)的重要研究方向?！　∧壳?，需要研究適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)部署技術(shù)、站點(diǎn)的密集部署將需要龐大而且復(fù)雜的回傳網(wǎng)絡(luò)，而如果采用有線回傳網(wǎng)絡(luò)，將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)部署的困難和運(yùn)營(yíng)商成本的大幅度增加。因此，為了提高節(jié)點(diǎn)部

5、署的靈活性，降低部署成本，利用和接入鏈路相同的頻譜和技術(shù)進(jìn)行無(wú)線回傳傳輸，是解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)重要方向。無(wú)線回傳方式中，無(wú)線資源不僅為終端服務(wù)，而且為節(jié)點(diǎn)提供中繼服務(wù)，使無(wú)線回傳組網(wǎng)技術(shù)非常復(fù)雜，因此，無(wú)線回傳組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，包括組網(wǎng)方式、無(wú)線資源管理等是重要的研究?jī)?nèi)容?！　?.2D2D技術(shù)　　隨著科技的進(jìn)步，用戶終端的類型也越來(lái)越多，其支持的無(wú)線通信能力也隨之增強(qiáng)，除2G、3G、4G之外，還可以通過(guò)Wi-Fi、bluetooth、LTE-D2D等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備間的直接通信。此外，通過(guò)對(duì)上述通信技術(shù)的協(xié)同融合，還可衍生出更多新的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)提升用戶體驗(yàn)。　　常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景包括車直接通信、終端間

6、協(xié)作通信和數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)等。其中，對(duì)于車直接通信：未來(lái)車聯(lián)網(wǎng)不僅包括車與網(wǎng)絡(luò)之間的遠(yuǎn)程通信，還包括車車、車路、車人（V2V，V2I，V2P，統(tǒng)稱V2X）的頻繁交互的短程通信。對(duì)于終端間協(xié)作通信：在未來(lái)無(wú)線通信中，不僅網(wǎng)絡(luò)側(cè)可以相互協(xié)作，終端之間也可以相互協(xié)作，通過(guò)臨近終端之間的短距離技術(shù)連接，終端之間可以協(xié)作互助，互相中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)：在基站節(jié)點(diǎn)的協(xié)助下，終端可自發(fā)組織建立起互相之間可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖越M織網(wǎng)絡(luò)，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的共享?！　?.3massiveMIMO技術(shù)　　MIMO系統(tǒng)通過(guò)在發(fā)送端和接收端設(shè)置多個(gè)天線，形成MIMO通信鏈路。其可以在不增加帶寬的情況下增加系統(tǒng)的傳輸性能

7、。面對(duì)5G在傳輸速率和系統(tǒng)容量等方面的性能挑戰(zhàn)，天線數(shù)目的進(jìn)一步增加仍將是MIMO技術(shù)繼續(xù)演進(jìn)的重要方向。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)大規(guī)模天線，基站可以在三維空間形成具有高空間分辨能力的高增益窄細(xì)波束，能夠提供更靈活的空間復(fù)用能力，改善接收信號(hào)強(qiáng)度并更好地抑制用戶間干擾，從而實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)容量和頻譜效率。大規(guī)模天線技術(shù)的研究?jī)?nèi)容主要包括：應(yīng)用場(chǎng)景與信道建模、傳輸與檢測(cè)技術(shù)、信道狀態(tài)信息測(cè)量與反饋技術(shù)、覆蓋