》》》》通信工程師考試視頻教程

  5G需要具備比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用戶體驗速率，每平方公里一百萬的連接數密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數十Tbps的流量密度，每小時500Km以上的移動性和數十Gbps的峰值速率。其中，用戶體驗速率、連接數密度和時延為5G最基本的三個性能指標。 同時，5G還需要大幅提高網絡部署和運營的效率，相比4G，頻譜效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上。性能需求和效率需求共同定義了5G的關鍵能力，5G的六大性能指標，體現了5G滿足未來多樣化業務與場景需求的能力，5G將滲透到未來社會的各個領域，以用戶為中心構建全方位的信息生態系統。5G將使信息突破時空限制，提供極佳的交互體驗，為用戶帶來 身臨其境的信息盛宴;5G將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實現人與萬物的智能互聯。5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗，千億設備的連接能力，超高流量密度、超高連接數密度和超高移動性等多場景的一致服務，業務及用戶感知的智能優化，同時將為網絡帶來超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最終實現“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。 

  5G關鍵技術展望

5G將從頻譜效率的提升，通信頻帶的擴展，新型網絡結構這三個維度來提升系統能力，實現性能需求和效率需求。全球各大5G推進組也在積極開展相關研究工作，三個維度的關鍵技術線僅停留在實驗室層面，尚待討論。

  1、頻譜效率

(1)大規模陣列天線

大規模陣列天線(Massive MIMO)已經被公認為5G的關鍵技術之一，它采用有源天線陣列技術，將現有的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，，形成極精確的用戶級超窄波束，將能量 定向投放到用戶位置，可以顯著改善網絡的覆蓋能力，降低無線網絡能耗，特別是在中高頻段組網的情況下尤為明顯。目前，基站側可支持的協作天線數量將達到 128根。

在城市CBD辦公區，會場等熱點地區，用戶數量較多且分布密集，大規模陣列天線技術可以在水平面和垂直面均可實現波束賦形。多個用戶級波束在空間上三維賦型，可避免相互之間的干擾，大大提升系統級容量。

大規模陣列天線技術也受到了業界的重點關注，中國移動和華為在Massive MIMO技術上的合作研究已超過兩年時間，與2014年9月份完成了全球首次TD-LTEMassive MIMO多天線預商用產品演示，這既是對5G先進技術的驗證，也可幫助中國移動提升TD-LTE中高頻組網的覆蓋水平和系統容量。雙方將會繼續緊密合作， 推進大規模陣列天線的成熟與商用。

  (2)全雙工技術

全雙工技術是指在相同的頻譜上，通信的收發雙方同時發射和接收信號。相對與傳統的FDD，TDD半雙工模式，全雙工技術突破了頻譜資源 使用限制，使系統可用頻譜資源提升1倍，是未來有可能改變移動通信傳統工作模式的革命性技術方向。全雙工技術需要具備極高的干擾消除能力以消除來自發送天 線的自干擾信號，華為、中國移動研究院聯合北京大學等科研單位共同致力于全雙工技術的開發，現已成功實現500m點對點全雙工通信。目前，將全雙工技術應 用于多天線系統以及全雙工組網是全雙工技術在實際系統中應用需要重要點研究的問題。

傳統的蜂窩通信系統的組網方式是以基站為中心實現小區覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網絡結構在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業務不斷增多，傳統的以基站為中心的業務提供方式已無法滿足海量用戶在不同環境下的業務需求。

  (3)D2D(Device to Device)通信

D2D技術無需借助基站的幫助就能夠實現通信終端之間的直接通信，拓展網絡連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質量高，D2D能 夠實現較高的數據速率、較低的時延和較低的功耗;通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實現頻譜資源的高效利用，支持更靈活的網絡架構和連接方法，提升鏈路 靈活性和網絡可靠性。目前，D2D采用廣播、組播和單播技術方案，未來將發展其增強技術，包括基于D2D的中繼技術、多天線技術和聯合編碼技術等。

移動通信傳統工作頻段主要集中在3GHz以下，這段頻譜資源十分擁擠，潛力已經開發殆盡。而在高頻段(如毫米波、厘米波頻段)可用頻譜 資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現狀，可以實現極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。IMT-2020計劃開發6G以下的頻段供 5G使用，隨著射頻技術趨于成熟，再逐步開發6G以上的高頻段。

  2、頻段擴展

目前，監測中心目前正在積極開展高頻段需求研究以及潛在候選頻段的遴選工作。高頻段資源雖然目前較為豐富，但是仍需要進行科學規劃，統籌兼顧，從而使寶貴的頻譜資源得到最優配置。

高頻段在移動通信中的應用是未來的發展趨勢，業界對此高度關注。高頻通信存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環境影響等缺 點。考慮到未來的5G網絡是高密度性網絡，覆蓋面積最小的微小區和熱點僅需達到50米以下的覆蓋范圍。高頻段頻譜資源用于微小區的小型化高增益天線和設備 中，可實現很高的通信速率。

   3、網絡架構

隨著各種智能終端的普及，數據流量將出現井噴式的增長。未來數據業務將主要分布在室內和熱點地區，這使得超密集網絡成為實現未來5G的 1000倍流量需求的主要手段之一。超密集網絡能夠改善網絡覆蓋，大幅度提升系統容量，并且對業務進行分流，具有更靈活的網絡部署和更高效的頻率復用。 5G通信系統將采用更加密集的網絡方案，部署更多小小區來滿足局部熱點地區的大容量需求，同時可以起到為宏站和微站分流的效果。

在無線接入技術上，5G可能采用C-RAN(Cloud-Radio Access Network)接入網架構。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網絡，直接在遠端天線和集中化的中心節點間傳送無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區域，甚至上百平方公里的無線接入系統。C-RAN架構適于采用協同技術，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現動態使用的智 能化組網，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。各種新型高速無線局域網接入點和蜂窩小基站共同構成立體的超密集的組網方式，形成一張超級帶 寬能力網絡。愈發密集的網絡部署也使得網絡拓撲更加復雜，小區間干擾已經成為制約系統容量增長的主要因素，極大地降低了網絡能效。干擾協調與管理、密集小 區間協作、基于終端能力提升的移動性增強方案等，都是目前密集網絡方面的研究熱點。

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