5G時代的無線寬頻新技術

OFweek光通訊網訊：5G時代到來后，無線寬頻技術將會外圈呈現為外圈是5G的性能，內圈是4G的性能。5G相比於4G用戶體驗提高了10倍，頻譜效率提高了3倍，移動性提高了3倍，可以支持高鐵（註：高鐵時速500公里）；無線介面延時減少90％（不高於1毫秒），能夠支持高速公路時速200公里的汽車避免碰撞；連接密度提高了10倍，要做到1平方公里內可以有100萬個感測器可以上網，支持大規模的物聯網；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的性能為何比4G高很多？

根據香農定理，要提高網路的容量，無非是增加基站數（蜂窩變密）、增多天線數（空分復用）、增加帶寬（更多的帶寬資源）、增加信噪比。大規模的天線是增加天線數，超密集組網是增加基站數，全頻譜接入是增加帶寬，新型多子接入是增加信噪比。當然，還有更多的技術來支撐5G的發展。

多輸出多輸入（MIMO）天線

我們用空分的辦法，用波束賦形一根天線可以對一根終端，目前已經做到天線陣列、智能天線等可以波束賦形，已經有64根天線商用了，128根的已經在4G里得到應用，有的企業還做到256根天線。所以，大規模的天線是支撐5G，使5G的容量大幅度提升的最主要的技術。

全雙工

過去我們的雙工有時分雙工、頻分雙工，現在要全雙工，即同頻同時。同頻同時的一個大問題是自干擾（自己會串擾到自己這裡來），解決的辦法是在發送端通過調整時延和衰減來抵消掉串擾。這是在模擬口的，也可以落到數字口來抵消這個干擾。如果能夠把同頻、同時，全雙工的干擾抵消，容量就可以提高1倍。

超密集組網

我們現在是靠加大蜂窩的密度，但是往往在蜂窩中心的用戶體驗比較好。在蜂窩邊緣的體驗不好。所以我們希望使用分散式的天線，這樣就可以解決蜂窩邊緣體驗不好的問題。但是此時各個天線之間帶來了很多的干擾。怎麼辦？把所有的天然干擾都測試下來，通過大數據分析讓它們產生抵消。這樣一來，理論上只要把干擾都抵消乾淨，移動通信的容量就是無限大的了（註：當然實際上不可能做到這麼完美），通常容量能夠提高2個量級。

因此，我們通過高密集的組網、分散式的多天線等進行聯合的數據發送，可以將其他基站的干擾變成有用信號，提升單用戶的吞吐率和系統的頻譜效率。

TDD是5G的主要模式

另外，5G需要用到很多帶寬，這麼高的峰值，帶寬頻譜需要很寬，工作頻率要到6GHz和70GHz，這麼高的頻段是很難找到成對的頻率的，因此，TDD是5G的主要模式。我們可以看到在天線、業務、頻譜、網路上面，TDD都顯示出優點，天線上的上下行的通道是一個頻率。

另外，在業務上，TDD可以做到上下行的不對稱分配，可以比較靈活地適應需要。頻譜上容易安排雙工。既然是TDD，它可以適應碎片化的頻率，可以靈活組網。當然，要利用這些優勢需要有一些技術來支撐。

原來在4G的時候，TDD上下行是分在兩個子幀里的，現在為了減少時延，必須把它安排在一個子幀里，即自包含的子幀里，這樣就可以做到低時延。

5G要低頻譜接入

MWC2015（世界無線電大會）通過了一個頻率是1．4～1．5GHz的方案，其它的還沒有定，留在2019年定。2016年7月，FCC（美國聯邦通訊委員會）批准了5G的頻率，工作在28GHz、37GHz、39GHz，以及64GHz到71GHz頻段。2016年11月，歐盟發布了5G頻率，低頻段是3．4～3．8GHz，還有廣播及現在電視用的牌照，也拿出來給移動通信用。高頻段，有24～28GHz，31～33GHz，40～43GHz。總之，5G已經擴展到毫米波頻段了。

目前，只安排了3．4～3．6GHz（還是很窄的，只有200M）。所以，的5G的頻率面臨著很大的挑戰。