5G系统指标与通信技术

李亚鹏

【摘要】 移动通信在20多年的时间里得到了飞速的发展，人类社会进入了高效率，各方面业务需求都呈现爆发式增长。随着第四代移动通信技术的商用，世界范围内已经开始了第五代移动通信（5G）的研发。第五代通信系统（5G）是一个多技术融合的产品，通过技术的更迭和进行创新从而满足广泛的数据、连接的各种业务不断发展的需要进而大幅度改善用户体验。本文重点介绍5G的性能指标，并对关键技术进行论述。

【关键词】 5G 通信工程 5G性能指标 无线通信技术

进入新世纪以来，随着移动智能手机及业务的快速发展，促使移动互联网进入蓬勃发展的阶段，使得人们对数据的需求急剧增长。未来5G会服务于人们日常生活的方方面面，如：智能家居，快捷支付，室内设计，军事航天等等。同时，也将与实体金融，交通运输等实体行业有机结合。这些都是对未来5G的性能以及各项指标提出了更多的要求。

一、5G系统的先进性的指标

1.1频带利用率高

在现阶段的水平上，高频段频谱利用率还较低，由于受到高频段无线电波的穿透能力影响，但在5G通信技术中，高频段频谱的使用范围会很广泛。

1.2通信系统性能提高

5G将更加广泛的运用多点、多天线、多用户、多小区的相互协作、相互组网，以此来大幅度提高通信系统的性能。

1.3能耗和运营成本降低

5G的重点探索研究方向是其设计以及配置，运营商实时调整网络资源通过检测业务流量，这样，可以就会降低能耗和不必要的网络资源运营成本。

二、5G系统的关键技术

2.1非正交多址接入技术

非正交多址技术（NOMA）的基本思想是在发送端采用非正交发送，通过引入干扰信号，通过串行干扰删除（SIC）接受机，在接收端实现正确破解。NOMA的子信道传输采用正交频分复用技术，子信道之间是正交的，互不干扰，并且多个用户共享。同一子信道上不同用户之间是非正交传输。通过在发送端对同一子信道上的各个用户采用功率复用技术发送信号，根据不同用户信号功率大小，SIC接收机会按照一定的顺序进行干扰消除从而实现正确解调和区分用户的功能。

2.2滤波组多载波技术（FBMC）

FBMC中，由于冲击响应和频率响应的不同，原型滤波器可以根据各自的需要进行设计，从而各滤波之间不再必须是正交的；能实现各子载波之间的交叠后的灵活控制各、子载波带宽设置，进而可对相邻子载波之间的干扰进行控制处理，并对一些零散的频谱资源使用更加便捷；各子载波之间不需要同步，信道估计。适合于难以实现各用户之间严格同步的上行链路。但由于各载波之间相互不正交，子载波之间存在干扰；采用非矩阵波形，导致符号存在时域干扰，需要通过采用一些技术来进行干扰的消除。

2.3毫米波

传统的多种无线接入技术叠加型网络中，宏基站与小基站均工作于低频段，这就带来了频繁切换的问题，用户体验差。人们利用毫米波小基站工作于高频段特性，作为移动通信的用户数据，然而平面宏基站将会工作于低频段，会作为移动通信的控制平面。在未来的叠加网络中会很常见。

2.4大规模MIMO技术

MIMO技术已经应用于WIFI、LTE等。理论上，天线越多，频谱效率和传输可靠性就越高。

大规模 MIMO的基本特征是：将数量繁多的天线配置在基站覆盖域内，天线会被大规模阵列集中放置。这样会带来如下优点：首先，多个用户可在同一时频资源上与在覆盖范围内的基站同时进行通信，这样用户可以最大程度利用大规模天线配置带来的空间自由度从而提升频谱效率；其次，利用大规模天线带来的分集增益和阵列增益，还可提升用戶与基站通信的功率效率。

2.5超密度异构网络

在未来的5G通信中，无线通信网络正朝着网络综合化、宽带化、多元化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及，数据流量将出现井喷式的增长。这使得超密集网络成为实现未来5G的1000倍流量需求的主要手段之一。其能够对不同业务进行区分，提高网络覆盖面积，使系统容量扩大。未来将采用更加密集的网络方案，部署小小区/扇区将高达100个以上。与此同时，越来越集中的的网络安置也使得网络间拓扑更加复杂，各个小区之间干扰已经成为限制系统容量的一个关键因素并且极大地降低了网络能效。小区间快速发现、密集小区间协作、干扰消除方案等，都是目前密集网络方面的研究热点。

三、结束语

随着对第五代移动通信技术研究的不断深入，全球业界也将逐渐对5G的系统特征统一认识；在大幅度提升4G系统能力基础上，5G将在多种场景下更好的满足人们的需求，实现对资源的优化配置。

参 考 文 献

[1]冯岩. 5G研发争分夺秒[J]. 中国无线电，2014（01）.

[2]尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，邬贺铨。5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学.2014，44，5：551-563.