5G無線寬帶發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)綜述

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摘 要：5G無線寬帶也就是第五代無線寬帶，是二十一世紀(jì)第二個年代開啟的又一代新型通信技術(shù)，對于該技術(shù)的研究目前尚且不夠成熟。為此，首先介紹了5G無線寬帶的概念特點(diǎn)和目前的發(fā)展?fàn)顩r趨勢，然后對于5G無線寬帶技術(shù)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：5G；無線寬帶；發(fā)展趨勢；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：F27

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672 3198.2016.22.041

0 前言

5G無線寬帶技術(shù)市場潛力和發(fā)展?jié)摿薮?，加上智能手機(jī)銷量的持續(xù)飛速增長，全球范圍內(nèi)掀起了對5G無線寬帶技術(shù)的研究狂潮。

1 對5G無線寬帶現(xiàn)在發(fā)展?fàn)顩r的介紹

1.1 5G無線寬帶的概念和特點(diǎn)介紹

5G無線寬帶也就是第五代無線寬帶，可以提供包括移動寬帶接入、固定寬帶接入、移動通信在內(nèi)的眾多服務(wù)，它提供服務(wù)靠的是融合的辦法。第五代無線寬帶技術(shù)將最新使用的無線接入技術(shù)與包括第二、三、四代無線寬帶技術(shù)以及WLAN在內(nèi)的傳統(tǒng)的無線接入技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，所以第五代無線寬帶技術(shù)可以使用第三代第四代已有的設(shè)施，且不對第二代、第三代和第四代技術(shù)產(chǎn)生任何影響。與之前的幾代技術(shù)相比較第五代無線寬帶具有以下幾方面的特點(diǎn)。

1.1.1 5G無線寬帶功能上得到拓展

第五代無線寬帶技術(shù)與以往的技術(shù)相比，大大提高了語音信息的傳輸品質(zhì)，提升了信號傳輸與接收的速度，可以進(jìn)行更大容量的數(shù)據(jù)傳輸與接收，具備了更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息整合功能。第五代無線寬帶技術(shù)極大程度上滿足了語音、視頻、在線小游戲還有即時通訊等的互動要求。第五代無線寬帶技術(shù)最突出的技術(shù)特點(diǎn)是，如果頻譜寬度不足時，它依舊可以高速的運(yùn)行，其速度依舊可以保持在100Gbps而不受影響，這樣的話，在任何情況下都可以保證用戶的需求得到極大程度的滿足。

1.1.2 第五代無線寬帶在技術(shù)上遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)

隨著社會的飛速發(fā)展，用戶對信息需求量越來越大，預(yù)計(jì)到二十世紀(jì)三十年代初期，網(wǎng)路的頻寬將比現(xiàn)在增長五百倍到一千倍，面對這驚人的數(shù)據(jù)傳輸需求，第五代無線寬帶技術(shù)將為信息傳輸打開新的局面。同時第五代無線寬帶將改變以往的衡量標(biāo)準(zhǔn)，它將包括用戶的體驗(yàn)，數(shù)據(jù)傳送與接收的時延、平均的網(wǎng)絡(luò)吞吐速度和交互式游戲在內(nèi)的項(xiàng)目都作為重點(diǎn)突破的內(nèi)容。

1.1.3 5G無線寬帶致力于系統(tǒng)性能提高

傳統(tǒng)技術(shù)核心在于利用信道編譯碼技術(shù)，或者是把點(diǎn)到點(diǎn)的物理層傳輸作為追求的方向，而第五代無線寬帶技術(shù)則是設(shè)立了不同的目標(biāo)，第五代無線寬帶技術(shù)致力于協(xié)作組網(wǎng)，這種技術(shù)是將多個點(diǎn)、多個天線、多個用戶協(xié)助起來，避免單一化。第五代無線寬帶技術(shù)發(fā)展方向是大比例利用高頻段頻譜資源，為了擺脫這部分的無線電波穿透能力較弱的問題，第五代無線寬帶技術(shù)在未來將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)。

1.2 5G無線寬帶技術(shù)目前的研究發(fā)展?fàn)顩r

近些年來，許多國家地區(qū)不同的科學(xué)研究組織還有科研產(chǎn)業(yè)的聯(lián)合組織等都大力研究5G無線寬帶技術(shù)。其中Next Generation Mobile Network即運(yùn)營商聯(lián)盟發(fā)表出版了相關(guān)的書籍，其中指出第五代無線寬帶技術(shù)帶來了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供了超過了時空的、連續(xù)的、沒有縫隙的區(qū)別于傳統(tǒng)的極高的用戶體驗(yàn)，這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的過程依賴于網(wǎng)絡(luò)的多層化、網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的多樣化和設(shè)備多樣化的相互結(jié)合。

5G Public-Private Partnership也提出來將從驅(qū)動力、關(guān)鍵性能指標(biāo)、設(shè)計(jì)原則、關(guān)鍵技術(shù)、頻譜分析等這五個方面對5G無線寬帶技術(shù)進(jìn)行分析研究。其中驅(qū)動力包括滿足資源整合的需求、保證連續(xù)性的用戶體驗(yàn)、滿足網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的可持續(xù)性等；其中原則是靈活滿足多樣化的用戶使用要求，保證傳輸數(shù)據(jù)的保密性，防止隱私的泄露。系統(tǒng)指標(biāo)包括移動性、時延、系統(tǒng)可靠性等這幾個方面。

2 5G無線寬帶幾個關(guān)鍵核心技術(shù)介紹

2.1 FBMC技術(shù)（基于濾波器的多載波技術(shù)）

OFDM技術(shù)避免多徑衰落能力強(qiáng)，頻譜效率高，實(shí)現(xiàn)簡單，所以常被應(yīng)用于LTE、OFDM以及LTE-A等系統(tǒng)中。但是這種技術(shù)也擁有一些難以避免的缺陷，orthogonal frequency division multiplexing技術(shù)中的基帶波使用的是彼此之間容易受到干擾的方波，除此之外，5G無線寬帶系統(tǒng)中要求單位達(dá)到吉赫的帶寬，以滿足極高速率的數(shù)據(jù)傳輸需求，但要想在頻率相對較低的頻率區(qū)域得到不間斷的寬帶頻譜資源是十分困難的事情。然而有一些數(shù)字傳輸系統(tǒng)有位置間斷的空白頻譜，但是由于這些頻譜的帶寬不確定性和間斷性，OFDM技術(shù)想要把這些資源利用起來并不容易。

自從二十世紀(jì)七八十年代開始，我國的科學(xué)家開始運(yùn)用基于濾波器的多載波技術(shù)解決這些問題。這種技術(shù)因?yàn)榭梢匀我庠O(shè)置子波的帶寬還有交互重疊的程度并且可以使用與OFDM技術(shù)不同的非矩陣波，所以避免了相鄰子波彼此之間信號的重疊和相互影響，消除相互之間的干擾。

2.2 SDN技術(shù)

傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)控制平面不能用統(tǒng)一的平臺來控制或者調(diào)度硬件資源，新業(yè)務(wù)的安排實(shí)施成本也比較高，這種情況使我們難以用可編程操作的手段滿足用戶需求，也難以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體情況進(jìn)行創(chuàng)新，更不能根據(jù)用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的需求量進(jìn)行合理配置，同時延長了新業(yè)務(wù)的安排實(shí)施時間。而SDN技術(shù)一方面可以將控制與轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行完全分離，另一方面其控制平臺具有集中性的特點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程操作，因此目前許多網(wǎng)絡(luò)主流運(yùn)營商爭相開始研發(fā)使用SDN技術(shù)，以期解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中存在的問題。

2.3 網(wǎng)絡(luò)動態(tài)切片

目前網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)類型和通信場景都逐步向多樣化的方向發(fā)展，統(tǒng)一的構(gòu)架已經(jīng)無法滿足這種性能需求，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，5G無線寬帶網(wǎng)絡(luò)必須用虛擬化手段將真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個乎不想干的虛擬化的切片，這些虛擬化切片經(jīng)過功能編排后，分別對應(yīng)一種通信場景或業(yè)務(wù)。通過這種動態(tài)的功能編排，我們可以根據(jù)具體的通信場景和業(yè)務(wù)類型來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架建立、進(jìn)行資源配置，制定合理的運(yùn)營策略。

2.4 超密集異構(gòu)技術(shù)

由于第五代無線寬帶技術(shù)是將最新使用的無線接入技術(shù)與包括第二、三、四代無線寬帶技術(shù)以及WLAN在內(nèi)的傳統(tǒng)的無線接入技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合而形成的，無論是功率不高的小站還是可以完成基礎(chǔ)覆蓋的大站點(diǎn)，它都擁有，比如說Pico、Femto、Relay、Micro等這些，其數(shù)量非常大，并且這些低功率的節(jié)點(diǎn)我們不清楚它們是否經(jīng)過規(guī)劃，也不知道它們是OSG（open subscriber group）類型還是CSG（closed subscriber group）類型，所以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@得比較困難。

由于我們無法得知最好的站點(diǎn)位置，所以就不能對小區(qū)覆蓋范圍進(jìn)行劃分，要想增大系統(tǒng)的容量，我們就要把節(jié)點(diǎn)的數(shù)量提高，這樣的情況造成密度的增高。長此以往，服務(wù)站點(diǎn)增高得不到控制，若干時間后，站點(diǎn)的數(shù)量預(yù)計(jì)會快速與用戶數(shù)量持平，這便會形成無論是頻率效率、功率效率還是系統(tǒng)容量都有提高的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

3 結(jié)束語

5G無線寬帶技術(shù)將在未來的網(wǎng)絡(luò)世界中占據(jù)很大的一部分，目前我們對5G無線寬帶技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用尚不成熟，但是在二十世紀(jì)三十年代，5G無線寬帶的應(yīng)用范圍將會更加寬廣，這篇文章就第五代無線寬帶技術(shù)的概念特點(diǎn)和現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r、未來的發(fā)展趨勢、和一些關(guān)鍵的技術(shù)等進(jìn)行了簡單介紹，第五代無線寬帶技術(shù)的發(fā)展前景非常樂觀，對于5G無線寬帶技術(shù)的發(fā)展我們十分的期待。

參考文獻(xiàn)

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