5G时代的无线宽带新技术
2017-05-31 09:39:18来源：电子产品世界 热度:
5G时代到来后，无线宽带技术将会外圈呈现为外圈是5G的性能，内圈是4G的性能。5G相比于4G用户体验提高了10倍，频谱效率提高了3倍，移动性提高了3倍，可以支持高铁（注：高铁时速500公里）；无线接口延时减少90％（不高于1毫秒），能够支持高速公路时速200公里的汽车避免碰撞；连接密度提高了10倍，要做到1平方公里内可以有100万个传感器可以上网，支持大规模的物联网；能效提高了100倍、流量密度提高了100倍、峰值速率提高了30倍。
5G的性能为何比4G高很多？
根据香农定理，要提高网络的容量，无非是增加基站数（蜂窝变密）、增多天线数（空分复用）、增加带宽（更多的带宽资源）、增加信噪比。大规模的天线是增加天线数，超密集组网是增加基站数，全频谱接入是增加带宽，新型多子接入是增加信噪比。当然，还有更多的技术来支撑5G的发展。
多输出多输入（MIMO）天线
我们用空分的办法，用波束赋形一根天线可以对一根终端，目前已经做到天线阵列、智能天线等可以波束赋形，已经有64根天线商用了，128根的已经在4G里得到应用，有的企业还做到256根天线。所以，大规模的天线是支撑5G，使5G的容量大幅度提升的最主要的技术。
全双工
过去我们的双工有时分双工、频分双工，现在要全双工，即同频同时。同频同时的一个大问题是自干扰（自己会串扰到自己这里来），解决的办法是在发送端通过调整时延和衰减来抵消掉串扰。这是在模拟口的，也可以落到数字口来抵消这个干扰。如果能够把同频、同时，全双工的干扰抵消，容量就可以提高1倍。
超密集组网
我们现在是靠加大蜂窝的密度，但是往往在蜂窝中心的用户体验比较好。在蜂窝边缘的体验不好。所以我们希望使用分布式的天线，这样就可以解决蜂窝边缘体验不好的问题。但是此时各个天线之间带来了很多的干扰。怎么办？把所有的天然干扰都测试下来，通过大数据分析让它们产生抵消。这样一来，理论上只要把干扰都抵消干净，移动通信的容量就是无限大的了（注：当然实际上不可能做到这么完美），通常容量能够提高2个量级。
因此，我们通过高密集的组网、分布式的多天线等进行联合的数据发送，可以将其他基站的干扰变成有用信号，提升单用户的吞吐率和系统的频谱效率。
TDD是5G的主要模式
另外，5G需要用到很多带宽，这么高的峰值，带宽频谱需要很宽，工作频率要到6GHz和70GHz，这么高的频段是很难找到成对的频率的，因此，TDD是5G的主要模式。我们可以看到在天线、业务、频谱、网络上面，TDD都显示出优点，天线上的上下行的信道是一个频率。
另外，在业务上，TDD可以做到上下行的不对称分配，可以比较灵活地适应需要。频谱上容易安排双工。既然是TDD，它可以适应碎片化的频率，可以灵活组网。当然，要利用这些优势需要有一些技术来支撑。
原来在4G的时候，TDD上下行是分在两个子帧里的，现在为了减少时延，必须把它安排在一个子帧里，即自包含的子帧里，这样就可以做到低时延。
5G要低频谱接入
MWC2015（世界无线电大会）通过了一个频率是1．4～1．5GHz的方案，其它的还没有定，留在2019年定。2016年7月，FCC（美国联邦通讯委员会）批准了5G的频率，工作在28GHz、37GHz、39GHz，以及64GHz到71GHz频段。2016年11月，欧盟发布了5G频率，低频段是3．4～3．8GHz，还有广播及现在电视用的牌照，也拿出来给移动通信用。高频段，有24～28GHz，31～33GHz，40～43GHz。总之，5G已经扩展到毫米波频段了。
目前，中国只安排了3．4～3．6GHz（还是很窄的，只有200M）。所以，中国的5G的频率面临着很大的挑战。
责任编辑：吴一波
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