5G無線寬帶發展趨勢與若干關鍵技術綜述

亓曉武

摘 要：5G無線寬帶也就是第五代無線寬帶，是二十一世紀第二個年代開啟的又一代新型通信技術，對于該技術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和目前的發展狀況趨勢，然后對于5G無線寬帶技術中涉及的關鍵技術進行了介紹。

關鍵詞：5G；無線寬帶；發展趨勢；關鍵技術

中圖分類號：F27

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672 3198.2016.22.041

0 前言

5G無線寬帶技術市場潛力和發展潛力巨大，加上智能手機銷量的持續飛速增長，全球范圍內掀起了對5G無線寬帶技術的研究狂潮。

1 對5G無線寬帶現在發展狀況的介紹

1.1 5G無線寬帶的概念和特點介紹

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、移動通信在內的眾多服務，它提供服務靠的是融合的辦法。第五代無線寬帶技術將最新使用的無線接入技術與包括第二、三、四代無線寬帶技術以及WLAN在內的傳統的無線接入技術進行有機的結合，所以第五代無線寬帶技術可以使用第三代第四代已有的設施，且不對第二代、第三代和第四代技術產生任何影響。與之前的幾代技術相比較第五代無線寬帶具有以下幾方面的特點。

1.1.1 5G無線寬帶功能上得到拓展

第五代無線寬帶技術與以往的技術相比，大大提高了語音信息的傳輸品質，提升了信號傳輸與接收的速度，可以進行更大容量的數據傳輸與接收，具備了更加強大的數據信息整合功能。第五代無線寬帶技術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最突出的技術特點是，如果頻譜寬度不足時，它依舊可以高速的運行，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上遠優于傳統

隨著社會的飛速發展，用戶對信息需求量越來越大，預計到二十世紀三十年代初期，網路的頻寬將比現在增長五百倍到一千倍，面對這驚人的數據傳輸需求，第五代無線寬帶技術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準，它將包括用戶的體驗，數據傳送與接收的時延、平均的網絡吞吐速度和交互式游戲在內的項目都作為重點突破的內容。

1.1.3 5G無線寬帶致力于系統性能提高

傳統技術核心在于利用信道編譯碼技術，或者是把點到點的物理層傳輸作為追求的方向，而第五代無線寬帶技術則是設立了不同的目標，第五代無線寬帶技術致力于協作組網，這種技術是將多個點、多個天線、多個用戶協助起來，避免單一化。第五代無線寬帶技術發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在未來將會使用有線與無線相互結合以及協作組網等技術。

1.2 5G無線寬帶技術目前的研究發展狀況

近些年來，許多國家地區不同的科學研究組織還有科研產業的聯合組織等都大力研究5G無線寬帶技術。其中Next Generation Mobile Network即運營商聯盟發表出版了相關的書籍，其中指出第五代無線寬帶技術帶來了異構網絡環境，這種網絡環境提供了超過了時空的、連續的、沒有縫隙的區別于傳統的極高的用戶體驗，這種網絡環境的過程依賴于網絡的多層化、網絡接入技術的多樣化和設備多樣化的相互結合。

5G Public-Private Partnership也提出來將從驅動力、關鍵性能指標、設計原則、關鍵技術、頻譜分析等這五個方面對5G無線寬帶技術進行分析研究。其中驅動力包括滿足資源整合的需求、保證連續性的用戶體驗、滿足網絡新技術的可持續性等；其中原則是靈活滿足多樣化的用戶使用要求，保證傳輸數據的保密性，防止隱私的泄露。系統指標包括移動性、時延、系統可靠性等這幾個方面。

2 5G無線寬帶幾個關鍵核心技術介紹

2.1 FBMC技術（基于濾波器的多載波技術）

OFDM技術避免多徑衰落能力強，頻譜效率高，實現簡單，所以常被應用于LTE、OFDM以及LTE-A等系統中。但是這種技術也擁有一些難以避免的缺陷，orthogonal frequency division multiplexing技術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無線寬帶系統中要求單位達到吉赫的帶寬，以滿足極高速率的數據傳輸需求，但要想在頻率相對較低的頻率區域得到不間斷的寬帶頻譜資源是十分困難的事情。然而有一些數字傳輸系統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技術想要把這些資源利用起來并不容易。

自從二十世紀七八十年代開始，我國的科學家開始運用基于濾波器的多載波技術解決這些問題。這種技術因為可以任意設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

傳統通信網絡控制平面不能用統一的平臺來控制或者調度硬件資源，新業務的安排實施成本也比較高，這種情況使我們難以用可編程操作的手段滿足用戶需求，也難以根據網絡的具體情況進行創新，更不能根據用戶對網絡資源的需求量進行合理配置，同時延長了新業務的安排實施時間。而SDN技術一方面可以將控制與轉發進行完全分離，另一方面其控制平臺具有集中性的特點，還可以實現網絡編程操作，因此目前許多網絡主流運營商爭相開始研發使用SDN技術，以期解決傳統網絡中存在的問題。

2.3 網絡動態切片

目前網絡的業務類型和通信場景都逐步向多樣化的方向發展，統一的構架已經無法滿足這種性能需求，為了實現網絡資源的高效利用，5G無線寬帶網絡必須用虛擬化手段將真實的網絡劃分成若干個乎不想干的虛擬化的切片，這些虛擬化切片經過功能編排后，分別對應一種通信場景或業務。通過這種動態的功能編排，我們可以根據具體的通信場景和業務類型來進行網絡構架建立、進行資源配置，制定合理的運營策略。

2.4 超密集異構技術

由于第五代無線寬帶技術是將最新使用的無線接入技術與包括第二、三、四代無線寬帶技術以及WLAN在內的傳統的無線接入技術進行有機的結合而形成的，無論是功率不高的小站還是可以完成基礎覆蓋的大站點，它都擁有，比如說Pico、Femto、Relay、Micro等這些，其數量非常大，并且這些低功率的節點我們不清楚它們是否經過規劃，也不知道它們是OSG（open subscriber group）類型還是CSG（closed subscriber group）類型，所以網絡拓撲顯得比較困難。

由于我們無法得知最好的站點位置，所以就不能對小區覆蓋范圍進行劃分，要想增大系統的容量，我們就要把節點的數量提高，這樣的情況造成密度的增高。長此以往，服務站點增高得不到控制，若干時間后，站點的數量預計會快速與用戶數量持平，這便會形成無論是頻率效率、功率效率還是系統容量都有提高的超密集異構網絡。

3 結束語

5G無線寬帶技術將在未來的網絡世界中占據很大的一部分，目前我們對5G無線寬帶技術的開發和應用尚不成熟，但是在二十世紀三十年代，5G無線寬帶的應用范圍將會更加寬廣，這篇文章就第五代無線寬帶技術的概念特點和現在的發展狀況、未來的發展趨勢、和一些關鍵的技術等進行了簡單介紹，第五代無線寬帶技術的發展前景非常樂觀，對于5G無線寬帶技術的發展我們十分的期待。

參考文獻

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