一、5G的概述與發展趨勢
5G,也就是第五代移動通信系統,是為了滿足2020年后人們對移動通信的需求而提出的。根據以往的移動通信發展規律,5G跟4G相比,頻譜利用率和能效將更高,資源利用率和傳輸速率將比4G提高一個量級,系統安全、傳輸時延、用戶體驗和無線覆蓋等都將顯著改善。5G通信將構成一個無所不在的通信網絡,滿足未來流量增加1000倍的需求。未來的5G系統將具有更加智能化,可以網絡自感知、自調整等特點。
隨著移動通信技術的快速發展,世界大部分地區已經進入移動互聯時代,4G技術已經成熟,各大運營商已經開始大力推廣4G。高科技,總是未雨綢繆的,2013年開始,世界范圍內開始進行5G的探索,2014年,很多國家把新一代通信系統的研發提升到國家戰略高度。2013年年初,歐盟啟動了ME-TIS項目,正式開始5G的研發,該項目由包括華為在內的29個參與方共同研發。韓國成立了5G技術論壇。我國在2013年6月和2014年3月啟動了5G的一期、二期課題,這兩個課題都屬于國家的863計劃。各個國家希望在2015年世界無線電大會前后就5G的頻段、關鍵技術指標、應用需求和發展愿景達成共識,目前正就這些問題進行廣泛的研討。有望在2016年啟動5G技術的標準化進程。
二、5G無線關鍵技術
隨著移動互聯網發展,移動端的業務需求也急劇增加,對無線網絡技術和傳輸技術都有很高的要求。在無線網絡方面,網絡架構和組網技術將會更加靈活,更加智能。網絡架構會采用控制與轉發分離的軟件來控制,會使用統一的自組網和異構超密部署等技術。將在無線傳輸方面引入能進一步挖掘頻譜效率提升潛力等技術,如先進的多址接入技術、多天線技術、編碼調制技術、新的波形設計技術等。
超高效的無線傳輸技術和高密度的無線網絡技術是5G通信系統的標志性技術,這兩方面的技術是實現5G需求的關鍵。其中MIMO無線傳輸技術是傳輸技術的關鍵,大規模的使用有可能使頻譜效率和功率效率比4G提高一個量級。目前該技術的問題是高維度信道建模與估計以及復雜度控制。全雙工技術會提高移動通信的頻譜利用率。而超密集網絡也是5G研究者關注的重點,而網絡協同與干擾管理是其實現的關鍵。
1、全頻譜的使用
擁有豐富的空閑頻率資源,天線增益較高,天線和設備小型化。因此,5G將實現全頻段接入,其中低頻段是5G的核心頻段,用于無縫覆蓋;高頻段作為輔助頻段,用于熱點區域的速率提升。全頻譜接入采用高頻和低頻混合組網,充分挖掘高頻和低頻的優勢,共同實現無縫覆蓋、大容量、高速率等5G需求。但高頻信號在移動條件下,易受到阻擋、反射、散射、大氣吸收等環境因素的影響,并且高頻信道與傳統的蜂窩網絡信道有著很大的差異,如信道變化快、傳播損耗大、繞射能力差等,因此需要對高頻信道測量與建模、高頻新空口,組網技術以及器件等內容展開深入的研究。
2、超密集異構網絡