知识普及！20大5G关键技术

Small Cells的使命是不断补充宏站的覆盖盲点和容量，以更低成本的方式提高网络服务质量。考虑5G无线频段越来越高，未来还将部署5G毫米波频段，无线信号频段更高，覆盖范围越小，加之未来多场景下的用户流量需求不断攀升，后5G时代必将部署大量Small Cells，这些Small Cells将与宏站组成超级密集的混合异构（HetNet）网络，这将为网络管理、频率干扰等带来空前的复杂性挑战。

10 自组织网络（SON）

自组织网络（SON），指可自动协调相邻小区、自动配置和自优化的网络，以减少网络干扰，提升网络运行效率。

SON并不是新鲜概念，早在3G时代就提出，但进入5G时代，SON将是一项至关重要的技术。如上所述，5G时代网络致密化给网络干扰和管理提出了空前的复杂性挑战，更需要SON来最小化网络干扰和管理，但即便是SON恐怕也难以应付超级密集的5G网络，因此，还需要上文提到的CR（认知无线电）技术来帮忙。

11 设备到设备通信（D2D）

设备到设备通信（D2D），指数据传输不通过基站，而是允许一个移动终端设备与另一个移动终端设备直接通信。D2D源于4G时代，被称为LTE Proximity Services (ProSe)技术，是一种基于3GPP通信系统的近距离通信技术，主要包括两大功能：

?Direct discovery，直连发现功能，终端发现周围有可以直连的终端；

?Direct communication，直连通信，与周围的终端进行数据交互。

在4G时代D2D通信主要仅应用于公共安全领域，进入5G时代，由于车联网、自动驾驶、可穿戴设备等物联网应用将大量兴起，D2D通信的应用范围必将大大扩展，但会面临安全性和资源分配公平性挑战。

13 Massive MIMO

要提升无线网速，主要的办法之一是采用多天线技术，即在基站和终端侧采用多个天线，组成MIMO系统。MIMO系统被描述为M×N，其中M是发射天线的数量，N是接收天线的数量（比如4×2 MIMO）。

如果MIMO系统仅用于增加一个用户的速率，即占用相同时频资源的多个并行的数据流发给同一个用户，称之为单用户MIMO（SU-MIMO）；如果MIMO系统用于多个用户，多个终端同时使用相同的时频资源进行传输，称之为多用户MIMO（MU-MIMO），MU-MIMO可大幅提升频谱效率。

多天线还应用于波束赋形技术，即通过调整每个天线的幅度和相位，赋予天线辐射图特定的形状和方向，使无线信号能量集中于更窄的波束上，并实现方向可控，从而增强覆盖范围和减少干扰。

Massive MIMO就是采用更大规模数量的天线，目前5G主要采用的64x64 MIMO。Massive MIMO可提升大幅无线容量和覆盖范围，但面临信道估计准确性（尤其是高速移动场景）、多终端同步、功耗和信号处理的计算复杂性等挑战。

14 毫米波（mmWave）

毫米波（mmWave），指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线电波，波长范围从1mm到10mm。5G与2/3/4G最大的区别之一是引入了毫米波。毫米波的缺点是传播损耗大，穿透能力弱，毫米波的优点是带宽大、速率高，Massive MIMO天线体积小，因此适合Small Cells、室内、固定无线和回传等场景部署。

15 波形和多址接入技术

4G时代采用OFDM技术，OFDM具有减少小区间干扰、抗多径干扰、可降低发射机和接收机的实现复杂度，以及与多天线MIMO技术兼容等优点。但到了5G时代，由于定义了增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类型通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（uRLLC）三大应用场景，这些场景不但要考虑抗多径干扰、与MIMO的兼容性等问题，还对频谱效率、系统吞吐量、延迟、可靠性、可同时接入的终端数量、信令开销、实现复杂度等提出了新的要求。为此，5G R15使用了CP-OFDM波形并能适配灵活可变的参数集，以灵活支持不同的子载波间隔，复用不同等级和时延的5G业务。对于5G mMTC场景，由于正交多址（OMA）可能无法满足其所需的连接密度，非正交多址（NOMA）方案成为广泛讨论的对象。

16 带内全双工（IBFD）

带内全双工（IBFD），可能是5G时代最希望得到突破的技术之一。不管是FDD还是TDD都不是全双工，因为都不能实现在同一频率信道下同时进行发射和接收信号，而带内全双工则可以在相同的频段中实现同时发送和接收，这与半双工方案相比可以将传输速率提高两倍。

不过，带内全双工会带来强大的自干扰，要实现这一技术关键是要消除自干扰，但值得一提的是，自干扰消除技术在不断进步，最新的一些研究和实验结果已让业界看到了希望，但最大的挑战是实现复杂度和成本太高。

17 载波聚合和双连接技术

载波聚合（CA），通过组合多个独立的载波信道来提升带宽，来实现提升数据速率和容量。载波聚合分为带内连续、带内非连续和带间不连续三种组合方式，实现复杂度依次增加。

载波聚合已在4G LTE中采用，并且将成为5G的关键技术之一。5G物理层可支持聚合多达16个载波，以实现更高速传输。

双连接（DC），就是手机在连接态下可同时使用至少两个不同基站的无线资源(分为主站和从站)。双连接引入了”分流承载“的概念，即在PDCP层将数据分流到两个基站，主站用户面的PDCP层负责PDU编号、主从站之间的数据分流和聚合等功能。

双连接不同于载波聚合，主要表现在数据分流和聚合所在的层不一样。

未来，4G与5G将长期共存，4G无线接入网与5G NR的双连接（EN-DC）、5G NR与4G无线接入网的双连接（NE-DC）、5G核心网下的4G无线接入网与5G NR的双连接（NGEN-DC）、5G NR与5G NR的双连接等不同的双连接形式将在5G网络演进中长期存在。

18 低时延技术

为了满足5G URLLC场景，比如自动驾驶、远程控制等应用，低时延是5G关键技术之一。为了降低网络数据包传输时延，5G主要从无线空口和有线回传两方面来实现。在无线空口侧，5G主要通过缩短TTI时长、增强调度算法等来减低空口时延；在有线回传方面，通过MEC部署，使数据和计算更接近用户侧，从而减少网络回传带来的物理时延。

19 低功耗广域网络技术（LPWA）

mMTC是5G的一大场景，5G的目标是万物互联，考虑未来物联网设备数量指数级增长，LPWA（低功耗广域网络）技术在5G时代至关重要。

（编辑：核心网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!