2026-06-14

重磅!详解5G八大关键技术2017年走势 - {$web_name} 对5G核心技术开展革新

来源:风土人情网 | 栏目:知识 | 2026-06-14 20:22:49
  在境内,华为、中兴、爱立信、诺基亚和上海贝尔、大唐、关注首映礼一览英特尔等企业均参与了2016年的5G技术开发使用第一阶段评测。为尽早做到5G商用,在2017年,管理商、设备商,及有关产业链应结合5G开发使用第一阶段评测结局,对5G核心技术开展革新。
  

  自2015年ITU亮相《IMT愿景---2020年及之后IMT前方进展的框架和总体目标》后,制定全球统一的5G规范已变成业界共同的呼声,按照之前公开的路线图,ITU在2016年重点开展5G技术表现需求和评估方法探究,2017年官方开启5G技术候选计划征集。

  在境内,华为、中兴、爱立信、诺基亚和上海贝尔、大唐、英特尔等企业均参与了2016年的5G技术开发使用第一阶段评测。为尽早做到5G商用,在2017年,管理商、设备商,及有关产业链应结合5G开发使用第一阶段评测结局,对5G核心技术开展革新。

  5G大规模天线技术的2017:四点难题亟需革新

  大规模多天线技术(Massive MIMO)被觉得是5G的核心技术之一,是唯一可以十倍、百倍提升操控系统容量的无线技术。相比于过去的单一天线及4G广泛使用的4/8天线操控系统,大规模多天线技术能够经由各异的朋友圈生活哲理,评论区吵翻了维度(空域、时域、频域、极化域等)提升频谱运用效率和能量运用效率;多维天线阵列可以自适应地改动各个天线阵子的相位和功率,显著提升MIMO操控系统的空间分辨率;多天线阵子的动向组合,天然可以使用波束赋形技术,从而让能量较小的波束集中在一块小型区域,将通讯强度集中于特定方向和特定使用者群,所以可以显著下降小区内自干扰、邻区干扰等,提升使用者通讯载干比。

  结合5G技术使用的评测过程及结局,大规模多天线技术的以下核心难题仍需要进一步地探究:

  (1)信道估计及建模。天线阵子的动向组合及分配和使用者终端的移动性,导致传统的发射端位置固定的信道估计和建模方式不再适用。多个使用者在地理位置的随机分布将显著作用天线阵子的分配,基站需要依赖信道的移动性和能量在空间的连续性尽快做出最优或者较优的信道估计。信道能量在空间的分布不均匀、各异的散射体和反射体的回波只对各异的天线阵子可见,意味着信道的有关性将难以预测,衰落将呈现非静态特征。

  (2)导频污染,上行信道估计轻松被相邻小区的非正交序列干扰,基于受污染的信道估计的下行链路波束赋形将会对使用同一个导频序列的终端导致持续的定向干扰,从而下降操控系统容量。

  (3)FDD操控系统的部署。FDD操控系统进展Massive MIMO,需要考虑信道估计的完善算力、CSI反馈增强及干扰控制、下降反馈占用的资源量的一系列尚未得到解决的难题。

  (4)商业化的部署与成本控制。由于5G基站天线数目将极大增长,大规模天线操控系统会需要使用众多的天线阵子,工业生产时必然有严格的成本控制请求,反过来需要在理论上解决各异场景下最优的天线数量这一课题。大规模多天线操控系统的深夜独家考研动态设计、制造、工程、部署、人力等成本均需有进一步的缩减,才能在商业化部署中不受制约。

  5G新型多址技术的2017:比拼激烈

  3GPP RAN1在2016年中的会议已确定:eMBB场景的多址接入方式应基于正交的多址方式,非正交的多址技术只限于mMTC的上行场景。这就意味着,eMBB的多址技术将更或许使用DFT-S-FDMA和OFDMA。而华为SCMA、中兴MUSA和大唐的PDMA等将在2017年比拼mMTC的上行多址计划。

  SCMA、MUSA、PDMA和NOMA等非正交多址计划均依赖于SIC技术,该技术尽管有良好的通讯测试表现,但假如要使用在5G操控系统中,仍需要解决:(1)5G的大连接数需求迫使人们设计更繁琐SIC接收机,这就请求操控系统在可接纳的功耗水平内装配更强的通讯处理能力的处理器;(2)功率域、空域、编码域单独或联合地编码传输,请求SIC技术具有不断地对使用者的特征开展排序的强大能力;(3)多级处理过程中,SIC技术有或许会带来较大的处理时延,必须经由完善算力来下降负面作用。

  另外,各个候选的多址接入技术也都具有一定的技术局限。以SCMA为例,仍存在的难题首要有:(1)代价合理的码本设计;(2)低繁琐度的接收及SIC算力;(3)操控系统处理速率和链路预算的完善;(4)众多使用者在短时间接入时,SCMA会带来峰值平均功率比过高难题。

  当下,一共有15种非正交多址技术的候选计划在比拼,假如中国的3种计划想获得顺利,仍需尽快解决各自候选计划中潜在的技术难题,才能增大中选的或许。

  5G高频段通信技术的2017:需统一划定

  前方5G操控系统将面向6GHz以下和6GHz以上全频段布局,以综合满足联网对容量、一文读懂固态硬盘盘点覆盖、表现等方面的请求。当下,6GHz以下的低频段拥挤不堪,6GHz以上的高频段开发不足,这是对前方海量的5G频谱需求最大的考验:

  (1)高频段频谱信道具有很多新的特征,比如高路损、高散射和对动向生态敏感等,需要理论界进一步的探究。

  (2)元器件成本高昂,对RF特性组件的成本控制不利,也对移动终端提出了新的请求。

  (3)最重大的是,需要全球统一划定可以使用的高频段,确认出6GHz~100GHz当中的最佳频谱。所谓的“最佳”,就是不只具备优秀物理特性,还得适合海外间的协调,另外也要照顾到当下军队、卫星通信及其他行业的实际使用状况。可以预见到,全球统一的高频段频谱的划定也必然是一场不见硝烟的技术战争。

  5G新型多载波技术的2017:3种技术呼声最高

  5G新空口多载波技术将完整满足移动互联网和物联网的业务需求。挑选新的波形类型时有许多因素要考虑,含有频谱效率、时延、计算繁琐性、能量效率、相邻信道共存表现和实施成本。

  截至当下,业内呼声最高的3个候选技术是:F-OFDM、FB-OFDM和UF-OFDM。这三种多载波技术的共同点是:均使用了滤波器机制,具有较低的带外研究,可以缩减保护带开销。子带间能量隔离,不再需要严格的时间同步,有益于缩减同步信令开销。但良好的滤波器设计及滤波器输入参数是三种技术的做到核心。最优的滤波器设计,请求是带内近似平坦并且带外陡降,滤波器所带来的信噪比和误包率损失可忽略,而陡降的带外研究也可以大幅下降保护带的开销。另外,还需要考虑做到繁琐度、算力繁琐度等约束条件。

  FB-OFDM原理计划中所使用的滤波器组是以每个子载波为粒度的。经由完善的原型滤波器设计,FB-OFDM可以极大地抑制通讯的旁瓣,并且与UF-OFDM相似,FB-OFDM也经由去掉CP的方式来下降开销。UF-OFDM和F-OFDM计划中的滤波器组都是以一个子带为粒度的。

  两者首要差别是:一方面,UF-OFDM使用的滤波器阶数较短,F-OFDM需要使用较长的滤波器阶数;另一方面,UF-OFDM不需要使用CP,而考虑到后向兼容的难题F-OFDM依然需要CP,其通讯处理流程与传统的OFDM基础一样。FB-OFDM旁瓣水平低,下降了对同步的严格请求,但是滤波器的冲激响应长度很长,所以FB-OFDM的帧较长,不适用于短包类通信业务。UF-OFDM是对一组连续的子载波开展滤波处理,可以使用较短滤波器长度,扶持短包类业务,但UF-OFDM没有CP,所以对需要松散时间同步以节约能源的使用场景不适合。

  5G先进编码调制技术的2017:Polar码还需锤炼

  3GPP RAN1在2016年10月里斯本会议和11月里诺会议中已形成如下决议:(1)eMBB场景的上行和下行资料信道均使用flexible LDPC编码计划;(2)eMBB场景的上行控制信道使用Polar编码计划;(3)eMBB场景的下行控制信道倾向于使用Polar编码计划而不是TBCC(咬尾卷积码)计划,但仍需在以后会议中证实;(4)uRLLC和mMTC场景的资料信道和控制信道的编码计划需要进一步探究。

  Turbo Code 2.0、LDPC、Polar编码计划各有千秋,在编码效率上均可以接近或“达到”香农容量,并且有着低的编码和译码繁琐度,对处理器的表现请求和功耗都不高。但由于LDPC和Polar编码更适应5G的高速率,低时延、大容量资料传输及各式场景的请求,事实上Turbo编码计划已然退出了比拼。

  在2017年,uRLLC和mMTC场景的资料信道和控制信道的编码计划将是LDPC和Polar编码计划的双雄比拼,从技术角度而言,LDPC和Polar编码计划难分伯仲。5G微信大众渠道(ID:angmobile)知晓到,作者进一步强调,究竟在哪种场景、哪种信道挑选哪种编码计划,行业、专利、产业链成熟度等恐怕是更重大的砝码。这里需要谈及的是,LDPC码由于提出时间最初,其有关的专利已纷纷到期或接近到期,而Polar码最为年轻,专利年限相对较长。另外,LDPC已然在众多领域得到了广泛使用,产业成熟度相当高,而Polar码由于年限较短,暂时还没有明确的技术规范,也谈不上有多少使用。由此而看,Polar码假如想使用在uRLLC和mMTC场景中,难度较大。

  5G全双工通信技术的2017:模型透彻确认测试

  全双工技术可以使通信终端设备能够在同一时间同一频段发送和接收通讯,理论上,比传统的TDD或FDD模式能提升一倍的频谱效率,另外还能有效下降端到端的传输时延和减小信令开销。全双工技术的核心难题是如何有效地抑制和消除强烈的自干扰。

  5G第一阶段评测评测室评测操控系统是少天线和小带宽,且评测室无线生态较纯净,而前方商业部署后,必然面临着多邻居小区的同频异频干扰、异构异制式小区干扰、各式类型的天线、100MHz以上的带宽和其它难以预料的繁琐干扰,针对这样状况下的全双工操控系统的岗位原理、自干扰的消除算力、信道及干扰的数学建模还缺乏透彻的理论确认和操控系统的评测测试。

  再看全双工技术与基站操控系统的融合方面,引入全双工操控系统后,需要解决:(1)物理层的全双工帧结构、资料编码、调制、功率分配、波束赋形、信道估计、均衡等难题;(2)MAC层的同步、测试、侦听、冲突避免、ACK/NACK等难题;(3)改动或设计更高层的协议,确保全双工操控系统中干扰协调策略、联网资源治理等;(4)与Massive MIMO技术的有效结合、接收、反馈等难题及如何在此条件下完善MIMO算力;(5)考虑到4G空口的演进,全双工和半双工之间动向切换的控制面完善,以及对现有帧结构和控制信令的完善难题也需要进一步探究。

  前方大规模商业部署时,需要考虑制导致本,那么在RF及电路元器件设计及制造时,自干扰消除电路需满足宽频(大于100MHz)、功耗低、尺寸利于部署、且可扶持Massive MIMO所需的多天线(多于64根)。

  5G超密集组网技术的2017:现实场景效果待验

  超密集异构组网技术可以促使终端在若干区域内捕获更多的频谱,距离各个发射节点距离也更近,提升了业务的功率效率、频谱效率,大幅度提升了操控系统容量,并天然地保证了业务在各类接入技术和各覆盖层次间负荷分担。

  但超密集部署场景下,由于各个发射节点间距离较小,联网间的干扰将不可避免,首要类型有:同频干扰、共享频谱资源干扰、各异覆盖层次间的干扰、邻区终端干扰等。

  在现实场景下,如何有效开展节点兴办、干扰消除、干扰协调变成重点解决的难题,如今业内已然提出了一系列的计划,如虚拟层技术、小区动向分簇等,但均没有经过实际测试,效果有待测试。

  超密集地部署联网发射节点,使得小区边界数量剧增,加之小区边界更不规则,导致更频繁、更为多样的切换,原有的4G分布式切换算力会使得其小区间交互控制信令负荷会随着小区密度的增多以二次方走向增长,极大地增多了联网控制信令负荷。超密集部署场景下的切换算力是必须解决的难题。

  超密集部署的发射节点状态的随机转变,使得联网拓扑和干扰类型也随机动向转变,加上多样化的使用者业务需求保障,另外以便下降联网部署、管理维护繁琐度和成本、提升联网品质,超密集组网技术必须合作更智能的、能统一做到各式无线接入制式、覆盖层次的自参数、自完善、自愈合的联网自组织技术。就当前的探究成果来看,超密集部署场景下的SON技术(自参数、自完善、自愈特性)是业内缺乏共识,也是亟待解决的核心技术点。
  5G组网核心技术的2017:联网切片已获验

  随着使用定义联网(SDN)和联网特性虚拟化(NFV)等技术的逐步成熟,5G组网技术已能做到控制特性和转发特性的分离,以及网元特性和物理实体的解耦,从而做到联网资源的智慧感知和实时调配,以及联网连接和联网特性的按需提供和适配。

  原本业界普遍忧虑的联网切片技术,也由其发起者爱立信在第一阶段评测中经由原型机开展了评测室测试,评测中做到了基于爱立信提出的切片治理三层架构(业务治理层、切片治理层、共享基础设施/资源层)下,完整的联网切片生命周期治理全过程,其中包含基于切片Blueprint的切片兴办和激活,管理状态监控、升级、迁移、共享、扩容、缩容,以及删除切片等。另外,还测试了当下3GPP规范中主流的切片挑选计划;以及依据各异的业务需求,切片在多资料中心的灵活部署等场景。

  SDN和NFV的组合尽管特性强大,但依然不能解决所有的难题,由于现实中存在各式传统联网,5G的新型联网架构将不得不考虑如何解决异构联网之间的兼容性难题、如何规范编程接口、如何察觉灵活有效的控制策略、如何开展各异架构联网协议适配、南北向接口的资料规范、资料采集处理等一系列难题。

  5G是移动宽带网和物联网的有机组合,所以机器间通信技术、车联网、情景感知技术、C-RAN和D-RAN组网技术等领域也是其组成若干。就已知的探究成果来看,这些领域中依然存在着众多的难题需要进一步的探究,并最后拿出可以在实际场景部署的商用解决计划。

  归纳

  5G会和4G一样,是一个持久演进的各式技术的组合,现有的探究成果已然让人们感受到超高速率、零时延、超大连接、信息融合等等若干5G的特性,但这并不是5G的整体,随着各类探究的不断透彻,5G核心支撑技术将从2017年着手逐步得以明确,并进入实质性的规范化探究与制定阶段,最后在2020年前后实际商用部署,5G将为人们的日常生产日常提供更为便利的通信条件。

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