5G作為新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)能力和要求都與過去有很大不同，有大量技術(shù)被整合在其中，5G 體現(xiàn)了創(chuàng)新、全面的移動(dòng)無線通信技術(shù)的廣度和深度。

5G NR 中定義了以下三個(gè)使用場(chǎng)景：

? 增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶 (eMBB)：指的是與傳統(tǒng)移動(dòng)寬帶相比更高的 目標(biāo) 5G 峰值和平均數(shù)據(jù)速率、更大容量和覆蓋范圍。eMBB 規(guī)定 了 5G 設(shè)計(jì)能夠在下行鏈路 (DL) 中達(dá)到 20Gbps 的數(shù)據(jù)速率， 在上行鏈路 (UL) 中達(dá)到 10Gbps 的數(shù)據(jù)速率。

? 海量機(jī)器類通信 (mMTC)：支持包含幾十億互聯(lián)設(shè)備和傳感器的 5G IoT 使用場(chǎng)景。該使用場(chǎng)景既涵蓋偶爾傳輸數(shù)據(jù)、需要較長(zhǎng) 電池續(xù)航時(shí)間的低數(shù)據(jù)速率/小帶寬設(shè)備，也包括大帶寬/高數(shù)據(jù) 速率的設(shè)備。

? 超高可靠性低時(shí)延通信 (URLLC)：側(cè)重于支持需要防止故障的應(yīng)用 實(shí)時(shí)通信。例如自動(dòng)駕駛汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施 保護(hù)和智能交通系統(tǒng)。

一、波形的提升

OFDM技術(shù)避免多徑衰落能力強(qiáng)，頻譜效率高，實(shí)現(xiàn)也較為簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于LTE、LTE-A等系統(tǒng)中。但該技術(shù)中的基帶波很容易會(huì)受到干擾的方波，而5G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，要求單位達(dá)到吉赫的帶寬，從而實(shí)現(xiàn)極高速率的數(shù)據(jù)傳輸，然而在頻率較低的頻率區(qū)域中，得到不間斷的頻譜資源較為困難。下圖是2G-5G波形的演變。

5G的波形在OFDM的基礎(chǔ)上，對(duì)波形增加濾波器，F(xiàn)BMC是對(duì)每個(gè)子載波加濾波器，能夠?qū)崿F(xiàn)帶外頻率擴(kuò)展的降低。下圖是4G波形與5G波形的仿真對(duì)比，從圖中可以看出FBMC大大提升了鄰道指標(biāo)。

5G將被應(yīng)用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，這意味著會(huì)有數(shù)十億設(shè)備在相互連接，5G勢(shì)必要提高多路傳輸?shù)男?，以?yīng)對(duì)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)。為了相鄰頻帶不相互干擾，頻帶內(nèi)和頻帶外信號(hào)輻射必須盡可能小。

二、大規(guī)模MIMO

MIMO在4G中就得到了應(yīng)用，但是在4G中應(yīng)用MIMO的一般都是基站，對(duì)于終端，最多能夠支持接收采用多路，但是發(fā)射就是單路。如下圖所示。

5G則不同，話說5G的超高下載速率主要來自MIMO技術(shù)，主要靠在空中同時(shí)傳輸多路不同的數(shù)據(jù)來成倍地提升網(wǎng)速。

MIMO在5G無線網(wǎng)絡(luò)中是一項(xiàng)被認(rèn)為關(guān)鍵、具有可行性的技術(shù)。但是要實(shí)現(xiàn)技術(shù)也需要一定的條件，比如當(dāng)小區(qū)內(nèi)采用正交的導(dǎo)頻序列、小區(qū)間采用相同的導(dǎo)頻序列組時(shí)，會(huì)存在有導(dǎo)頻污染的問題，導(dǎo)致上、下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男鸥杀葻o法隨基站天線數(shù)增加相應(yīng)變化。另外，若在基站側(cè)部署大規(guī)模多天線技術(shù)，在一定程度上會(huì)增加成本的投入，在實(shí)際場(chǎng)景中，大規(guī)模多天線還要能夠靈活地適應(yīng)復(fù)雜的天線電環(huán)境，這是該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。

三、全雙工技術(shù)

早期的無線通信中通信技術(shù)主要分為FDD，TDD，在5G中全雙工技術(shù)首次被提及。

5G全雙工情況如下：

全雙工意味著DL和UL在同一時(shí)間/頻率資源中同時(shí)傳輸。與UL和DL之間的隔離相關(guān)，使用場(chǎng)景可分為以下幾類。

情況1：基站和終端都有全雙工對(duì)消器。

情況2：基站有全雙工消除器，但終端可能沒有。

案例1部署的一個(gè)示例如圖所示。在基站或終端側(cè)中，存在一些自干擾，例如從終端側(cè)的UL傳輸?shù)紻L接收，或者從DL傳輸干擾到基站側(cè)的UL接收。在這種情況下，僅在網(wǎng)絡(luò)中顯示一個(gè)終端。根據(jù)情況，可能有多個(gè)終端正在基于基站的調(diào)度和MIMO能力進(jìn)行類似于MU-MIMO的全雙工。

在情況2中，終端不需要具有消除器。因此，終端復(fù)雜性問題得到緩解。是終端1和終端2沒有全雙工（或自干擾）消除器，但基站有。通過基站調(diào)度可以避免/減少?gòu)慕K端2到終端1的干擾。在基站中，情況類似于情況1，并且基站可以通過其自身的消除器來消除自干擾。

比較案例2和案例1，顯然對(duì)終端復(fù)雜度的要求很小。但另一方面，情況1允許更多的全雙工操作，而不管發(fā)射機(jī)/接收機(jī)終端的情況如何。因此，基站將在如何調(diào)度資源方面具有更大的靈活性。假設(shè)在同一子幀中同時(shí)調(diào)度兩個(gè)終端，情況1可以獲得比情況2理想的兩倍吞吐量。

?

?

四、網(wǎng)絡(luò)切片

就是把運(yùn)營(yíng)商的物理網(wǎng)絡(luò)切分成多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)不同的服務(wù)需求，這可以通過時(shí)延、帶寬、安全性、可靠性來劃分不同的網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)不同的場(chǎng)景。通過網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而避免了為每一個(gè)服務(wù)建設(shè)一個(gè)專用的物理網(wǎng)絡(luò)，這樣可以大大節(jié)省部署的成本。

在同一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)上，通過技術(shù)電信運(yùn)營(yíng)商會(huì)把網(wǎng)絡(luò)切片為智能交通、無人機(jī)、智慧醫(yī)療、智能家居以及工業(yè)控制等多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)，將其開放給不同的運(yùn)營(yíng)者，這樣一個(gè)切片的網(wǎng)絡(luò)在帶寬、可靠性能力上也有不同的保證，計(jì)費(fèi)體系、管理體系也不同。在切片的網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)業(yè)務(wù)提供商，不是如4G一樣，都使用一樣的網(wǎng)絡(luò)、一樣的服務(wù)。很多能力變得不可控。5G切片網(wǎng)絡(luò)，可以向用戶提供不一樣的網(wǎng)絡(luò)、不同的管理、不同的服務(wù)、不同的計(jì)費(fèi)，讓業(yè)務(wù)提供者更好地使用5G網(wǎng)絡(luò)。

編輯：黃飛

?