論述5G無線通信場景需求與技術(shù)演進

精品文檔-下載后可編輯論述5G無線通信場景需求與技術(shù)演進【摘要】本文從5G無線通信發(fā)展出發(fā)，就5G通信場景服務(wù)需求現(xiàn)狀進行了論述，并針對5G技術(shù)演進路線作出了全方位的總結(jié)，通過新的通信技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究，將推動5G技術(shù)不斷向前前發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】5G線通信場景需求技術(shù)演進網(wǎng)絡(luò)架

目前來說，雖然4G網(wǎng)絡(luò)的部署正在進行中，但一些移動運營商已經(jīng)開始推廣5G。與4G無線網(wǎng)絡(luò)相比，5G具有一系列的優(yōu)點，如在5G網(wǎng)絡(luò)下，手機上網(wǎng)速度得到大大的提升，比4G快五十倍。同時，5G網(wǎng)絡(luò)可以支持不同場景的應(yīng)用，尤其是支持各種物聯(lián)網(wǎng)和智能家居產(chǎn)品。下面結(jié)合筆者的工作總結(jié)，就5G無線通信場景需求與技術(shù)演進進行論述。

一、5G通信場景服務(wù)需求

從通信歷史來分析，用戶的需求升級是通信系統(tǒng)進行換代的最根本動力，因此如何把握用戶的需求，合理地預(yù)測未來的通信場景是進行技術(shù)升級的必要前提。在部級研發(fā)團隊中，每一個組織都成立了專門的需求小組，專門針對本國家本地區(qū)用戶行為、需求進行跟蹤歸納，為今后的技術(shù)升級打下堅實的基礎(chǔ)。

中國的IMT-20225G需求組就是在當前中國通信環(huán)境下，結(jié)合中國的通信特點，對中國未來通信場景做出合理規(guī)劃、預(yù)測。總結(jié)起來就是“三高”：高轉(zhuǎn)換、高密度以及高速度。

高轉(zhuǎn)換意味著通信場景前后差異很大，可能上一秒還是單獨一人的洗手間，下一秒已經(jīng)是人滿為患的大商場。未來的通信必然要適應(yīng)這種不同的通信場景之間的來回切換。

高密度不但意味著在單位小區(qū)面積里要服務(wù)更多的用戶，同時意味著移動設(shè)備在特定的時間地點上接觸到的信息源密度將遠遠大于4G通信場景。為了滿足能夠在單位小區(qū)面積服務(wù)更多的用戶，最直接的想法就是小基站的廣泛部署，擴展更大的容量，支持更多的用戶。這種小基站式的布局關(guān)鍵問題是如何消除基站間的同頻干擾。高密度的另一個含義則更具挑戰(zhàn)性，根據(jù)NGMN歐洲5G通信需求組的構(gòu)想，未來手機不僅僅接收來自基站本身的信號，甚至要接收處理來自用戶自身和周邊攜帶傳感器設(shè)備的信號，比如可穿戴儀器和汽車信號等等。在這種構(gòu)想下，手機的應(yīng)用范圍將會大大拓寬，不僅僅成為一個收集數(shù)據(jù)的接口，也是連接傳輸云端數(shù)據(jù)的紐帶，同時還是最終處理結(jié)果的表達中心，這將大大強化終端在未來移動通信的定位。因此如何在高速移動狀態(tài)下保持信號穩(wěn)定，提高抗干擾能力是5G移動通信必須要考慮解決的問題。

二、5G技術(shù)演進路線

5G技術(shù)演進路線如圖一所示，LTE-A由3GPPR10版本最終確定，有很多新的性能需求被寫入標準，其載波聚合技術(shù)和Massive-MIMO技術(shù)是當今無線通信的熱門技術(shù)。載波聚合技術(shù)的出發(fā)點主要是將多個離散的載波結(jié)合起來從而提高帶寬，這樣可以有效地利用離散的頻譜以及適應(yīng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信。一個主小區(qū)（PCell）和最多4個輔小區(qū)（SCell）一同服務(wù)同一個UE，其中PCell通常指的是UE在建立初始連接時選擇的小區(qū)，而其余的服務(wù)小區(qū)被統(tǒng)稱為SCell。所有的小區(qū)有相同的幀結(jié)構(gòu)和上下行配置。載波聚合的參數(shù)配置和性能要求可參見R10的TR36.913。

Massive-MIMO主要是提高天線信號輸出的增強技術(shù)，目前重點研究的是8×8天線下行256QAM的實現(xiàn)，同時MU-MIMO和COMP技術(shù)也是該課題重要的研究方向。

5G通信技術(shù)另一個重要課題就是通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重組，云接入網(wǎng)C-RAN通過引入云計算的方法、工具和平臺，徹底顛覆了原有移動接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的分布式基站網(wǎng)絡(luò)中，相鄰的基站通過X2口進行傳輸，其時延和backhaul容量一直制約LTE系統(tǒng)傳輸性能。而在C-RAN的架構(gòu)下，基站之間的通信近似于理想的backhaul，同時又可以進行資源共享，通過負載均衡來克服困擾業(yè)界已久的潮汐效應(yīng)。

另外，5G技術(shù)研究是對于原有硬件實現(xiàn)的功能進行邏輯抽象和再次劃分。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV主要是對于現(xiàn)有傳輸模塊的邏輯功能進行重新劃分整合，使得很多邏輯功能不再依賴于專有的硬件來處理。這項技術(shù)最早由歐洲電信標準化組織ETSI提出，并在核心網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是在接入網(wǎng)中也考慮引入NFV技術(shù)，因此如何對接入網(wǎng)功能模型進行抽象和劃分軟硬件功能是下一階段的主要課題。

5G新型無線傳輸信號增強技術(shù)發(fā)展方向可以分為以下4個方向：增加信號的有效功率、提高信號傳輸抗干擾技術(shù)、推薦頻段的通信模型建立以及高效率的上下行收發(fā)模式。

增加有效信號的發(fā)射功率的代表技術(shù)是LTE-A中提到的Massive-MIMO和CoMP技術(shù)。前者是通過增加天線的數(shù)量來提高發(fā)射信號功率，后者利用聯(lián)合信號來提高小區(qū)邊緣吞吐量。

新型調(diào)制解調(diào)技術(shù)是抗干擾技術(shù)一個重點方向，作為3GPPR13的研究項目，非正交多址接入技術(shù)NOMA被視為下一代數(shù)字調(diào)制技術(shù)的有力候選。其思想核心是將同一段視頻資源分配給不同的用戶，采用非正交傳送方式來提高吞吐量，其代價是需要精密的串擾消除技術(shù)和復(fù)雜的接收機結(jié)構(gòu)。

5G的頻段大多在毫米波傳輸上，如何在毫米波進行無線通信，建立毫米波傳輸信道模型，是重要的研究課題。建立高效率的收發(fā)傳輸模式同樣也是也是提高頻段利用率的重要一個課題，靈活配置上下行傳輸?shù)娜p工Full-Duplex方案在相關(guān)的會議上也已經(jīng)立項研究。這些新的通信技術(shù)的涌現(xiàn)和發(fā)展是推動5G前進的最根本力量。

三、結(jié)論

綜上所述，本文從5G通信需求、演進路線、發(fā)展方向?qū)τ谖磥?G場景進行了探討。相信未來的通信將向著高密度、高速度方向演進。通信需求的提升必然會導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)演進和通信新技術(shù)的涌現(xiàn)。此外，本文就通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演進、邏輯功能抽象劃分、新通信頻段的傳輸模型建立、新型傳輸信號增強四個技術(shù)演進方向進行了重點介紹。這是目前通信網(wǎng)絡(luò)需求和技術(shù)的聯(lián)動，有利于推進了5G