梁燕 常新征

【摘要】 移動通信技術(shù)以其提升信息化水平為發(fā)展目標(biāo)，對于推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。第5代移動通信系統(tǒng)（5G）是目前移動通信領(lǐng)域關(guān)注最熱的新一代移動通信系統(tǒng)，目前有關(guān)技術(shù)仍處于起步和發(fā)展探索階段。本文對于5G移動通信涉及到的主要關(guān)鍵技術(shù)以及未來的發(fā)展趨勢展開了研究。

【關(guān)鍵詞】 5G 無線傳輸 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) SDN

一、5G移動通信的概述

IMT-2020（5G）推進(jìn)組在5G概念白皮書中提到，5G在2020年以后將成為第五代的移動通信系統(tǒng)?？v觀移動通信技術(shù)自應(yīng)用（2G-3G-4G）以來的發(fā)展趨勢推論，5G相對4G來說最明顯的進(jìn)步體現(xiàn)在傳輸速率和頻譜利用率的大幅提高。5G大范圍的應(yīng)用和推廣離不開無線移動技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大力支持，兩者相輔相成共同打造功能更加強(qiáng)悍的通信網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)未來十年互聯(lián)網(wǎng)移動通信網(wǎng)速上升到目前的1000倍的偉大目標(biāo)[1]。

二、5G 無線移動關(guān)鍵技術(shù)

2.1 無線傳輸技術(shù)

未來5G在無線技術(shù)領(lǐng)域中最為矚目的突破是多人多出（MIMO）技術(shù)的變革。MIMO技術(shù)的核心思想是采取多天線方式完成信號的無線傳輸，進(jìn)而在保證信號傳輸性能的前提下降低傳輸成本。大規(guī)模MIMO技術(shù)的應(yīng)用要求整個基站投入使用數(shù)量充足的天線進(jìn)行信號的發(fā)送、傳輸與接收。這是因為無線信號在傳輸過程中自身分解形成不同單獨的子信號，子信號各自具備單獨的空間流。5G移動通信中MIMO無線傳輸技術(shù)能夠采用多個天線完成同時收發(fā)不同空間流的功能，并且不會混淆源自于不同方位的信號。另外，MIMO技術(shù)還能夠為無線傳輸信道提供理想的空間復(fù)用增益和分集增益。因此，5G中信道的衰落現(xiàn)象將明顯減弱，進(jìn)而衡量傳輸質(zhì)量的誤碼率也大幅降低。由此可見，運(yùn)用MIMO技術(shù)能夠進(jìn)一步挖掘空間資源，擴(kuò)大無線信號的物理覆蓋范圍。

2.2基于濾波器組的多載波技術(shù)

在5G移動通信系統(tǒng)中，多載波方案著重采用濾波器組多載波（FBMC）技術(shù)。FBMC技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)類型為不具備中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如無固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，可有效改善頻譜效率過低、多徑衰落嚴(yán)重等問題。對于上述類型的通信網(wǎng)絡(luò)來說，部分設(shè)備出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無故障部分仍可維持一定的通信能力，重要的通信不會因此受影響。由此可見，應(yīng)用FBMC技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)魯棒性和生存性都較為理想，同時能夠提高信號的接收效果，適用于高速率通信需求業(yè)務(wù)的處理。

2.3全雙工技術(shù)

全雙工通信技術(shù)在移動通信領(lǐng)域指的是信息傳輸可實現(xiàn)雙向通信，并且保持同時同頻的通信方式。理論上來說，應(yīng)用全雙工通信技術(shù)的通信系統(tǒng)中頻譜利用率為傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的2倍，頻譜靈活性進(jìn)一步提升。從提高頻譜利用率角度出發(fā)，隨著硬件水平不斷提升以及數(shù)字信號處理技術(shù)的深度挖掘，未來5G移動通信系統(tǒng)將充分利用全雙工技術(shù)為無線傳輸所服務(wù)。但這需要首先解決全雙工技術(shù)當(dāng)前所面臨的來自實際設(shè)備中自干擾的難題。雖然目前提出的一些干擾抵消技術(shù)如模擬端干擾抵消等能夠在簡單的實驗環(huán)境（單基站、小終端數(shù)量）中大力改善自干擾問題，但對于較為復(fù)雜的場景（大基站和大量終端）仍未得到有效解決方案。

三、5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信和計算機(jī)技術(shù)是當(dāng)今信息技術(shù)時代發(fā)展最為迅猛的兩大技術(shù)，云計算、數(shù)據(jù)中心等新興產(chǎn)業(yè)要求網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、安全性、靈活性等方面均需實在質(zhì)的飛躍。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）開創(chuàng)了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的新時代，其核心思想通過抽離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面從而實現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)功能解耦，其控制功能由專屬的控制器負(fù)責(zé)，從而大幅降低運(yùn)營成本，提高全網(wǎng)性能。因此未來5G移動通信系統(tǒng)將利用SDN技術(shù)來優(yōu)化整個網(wǎng)絡(luò)的管控功能，從而驅(qū)動整個移動通信的生態(tài)系統(tǒng)。SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支撐下的5G移動通信系統(tǒng)被劃分為接入云、控制云和轉(zhuǎn)發(fā)云三個域。接入云負(fù)責(zé)不同無線制式的接入功能，通過分別部署集中式和分布式不同的接入架構(gòu)，管理系統(tǒng)中的回傳鏈路，無線資源管理更加靈活、高效；控制云則遵循控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的基本原則，主要負(fù)責(zé)會話控制、系統(tǒng)移動性的管理和QoS保證；轉(zhuǎn)發(fā)云則需收到控制云的控制，對底層資源進(jìn)行調(diào)度，完成大批量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的高質(zhì)量、高效率傳輸[2]。

四、 總結(jié)及展望

5G移動通信技術(shù)能夠滿足面向2020年移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速、大容量、高標(biāo)準(zhǔn)需求，可支持連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠等四個主要技術(shù)場景。5G移動通信技術(shù)主要有兩條實現(xiàn)技術(shù)路線：新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用以及在當(dāng)前已經(jīng)商業(yè)化的4G移動通信技術(shù)基礎(chǔ)上平滑演進(jìn)，5G技術(shù)一旦成熟且進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段，Gbps用戶體驗速率則不再是紙上談兵，同時可為多種場景下的不同業(yè)務(wù)需求均提供一致性服務(wù)，由此降低投入成本和管理成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 彭景樂.5G移動通信發(fā)展趨勢與相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的探討[J].中國新通信，2014，20：52.

[2] Boccardi. F， Heath. R. W， Lozano. A， et al. Five Disruptive Technology Directions for 5G[J]. IEEE Communications Magazine， 2014， 52（2） ： 74-80.