5G系统中关键技术的思考

　　为了适应各种运营和不同场景，5G网络需要在许多技术领域取得突破，以解决现有问题。同时，关键的5G技术尤其包括超密集网络，毫米波通信，大规模MIMO，单频双工和D2D等技术。

　　（1）超紧凑型网络

　　为了满足未来无线数据流的需求，5G网络应在单个区域内的4G网络上将数据量增加1000倍，通常是通过减少邻居覆盖范围，提高空间利用率并扩大频谱范围来实现的。考虑到微区的覆盖范围目前很小，并且像以前一样，微区覆盖的进一步减少受到碎片的阻碍，因此紧凑型微区的部署已成为增加5G内数据量的主要方法。即使在4GLTE系统中，宏站的范围内也部署了一个小区域，这是一顶帽子，从而提高了其功率。

　　

　　超紧凑型网络示意图

　　尽管超紧凑型网络是帽子网络的演进，但局部热点中的超密集网络广泛部署了低功率传输节点，这导致了一个事实，即低功率传输节点之间的距离超过10m甚至更长，从而可以同时进行维修多个低功率节点的用户。由于微型，小型和中型Internet站点的高密度，以及这些站点的低功耗和有限的覆盖范围，因此用户和基站之间的距离比网络更接近网络。考虑到有限的可用频谱资源，为了增加系统容量，只能考虑增加频谱使用频率的问题。通过增加网络强度来增加网络密度会增加每单位面积频谱的使用频率，从而增加其容量。但是，网络容量不会随着网络密度的增加而无限地增加，并且在网络密度达到一定水平后，频谱效率的增加将变得极其缓慢。因此，在实际部署网络的情况下，网络部署的强度也受到限制。

　　尽管UDN可以是通过密集部署基站并提高用户速度来扩展对系统的访问的有效手段，但由于其密集部署的特殊性，也会出现一些问题。由于SME与SME之间的距离缩短，因此与以前的通信系统相比，UDN干扰问题变得更加复杂。当前，UDN干扰主要与频谱资源的分离，不同覆盖级别的异构现象以及来自许多最终用户的干扰有关。面对这种干扰，UDN的优势变得更加严峻。因此，站点选择，节点之间的共享，消除干扰已经成为超密集网络中的重要问题。为了回答这些问题，UDN还提供了诸如虚拟社区和微区集群之类的技术来解决这些问题。

　　（2）毫米波通信技术

　　毫米波的频率范围通常在30GHz至300GHz范围内，是指VHF频段，而MMW则是指使用MMV作为载波的通信媒体。另外，毫米波具有“大气窗口”和“衰减峰”，其中“大气窗口”的频率范围用于点通信，并且“衰减峰”可以满足网络安全性要求；已经达到一个重要阶段，预计到2020年，将在5G毫米波上建立正式的商业通信。5G毫米波通信系统将提供内联网和大数据的通信，还将在更广泛的信息平台内提供无缝的用户自我管理，从而提供低延迟和高数据处理速率的服务。5G毫米波通信系统的优势在于，它提供了低时延的高速数据连接服务。另外，毫米波系统具有非常宽的频带，窄的波束和更可靠的保密性。

　　

　　适用于5G无线设备的一流宽带毫米波射频合成器

　　当前，与毫米波通信系统有关的以下问题尚待解决：例如，毫米波范围内从家到家的消息传输中的大量损失，以及如何克服这种高损失的问题是紧迫的任务。另外，重要的研究领域是毫米波在异构网络中的传输问题，信道在自由空间中传播的特性。

　　（3）大规模MIMO技术

　　MIMO意味着在发射结束和接收结束时反复增加系统容量的模式下，使用几个发射天线和一个接收天线来发送和接收信号。由于传统MIMO系统中计算的高度复杂性，出现了与时延有关的问题，并提出了大规模MIMO技术。通常，成千上万的发射和接收天线接收大量用于大型MIMO基站的天线，而用户使用一根天线，通过修改基站而无需显着更新用户终端来提高系统的频率利用率。在多用户MIMO情况下，可以通过天线配置大规模MIMO，以便同时使用必要的资源向多个用户提供服务。

　　

　　MIMO技术

　　尽管MIMO可以多次提升电梯系统的信道容量，在相同的时间频率范围内为多个用户提供服务，但在有限范围内的波束集中方面具有许多优势，可以减少更宽波束造成的干扰并增加频率效率。但是，在实际部署过程中，低成本天线的配置问题，控制频率的污染以及信道特性成为阻碍IMO大规模部署的因素。有效解决这些问题已成为IMO研究的重要领域。

　　（4）在相同频率下并行

　　尽管MIMO和OFDM技术可以有效地提高系统的频谱效率，但是随着无线网络的发展，新一代移动通信网络需要提高频谱效率。当前，通信系统主要用于使用双工和半双工系统来发送或接收信号，这不允许在相同的时间频率范围上接收和接收信号，这导致频谱资源的重大损失。同时，基于使用两级技术的技术可以同时从通信双方发射或接收信号，从而克服了TDD和FDD系统中频谱资源使用的限制，并使频谱资源的使用更加灵活。

　　

　　现代通信中同频同时全双工系统

　　从理论上讲，使用该技术会使频谱效率提高一倍［C4］。尽管许多文献证实了双频技术在实际应用中的优势，但其抗干扰能力却很高。实际上，在相邻的微区中，主要存在单频干扰问题，这些部门同时会在单频推挽技术中遇到严重问题。

　　（5）使用D2D技术

　　D2D技术是通信终端之间的直接连接，而无需基站的帮助。］众所周知，传统的蜂窝通信系统在大多数情况下都使用基站来覆盖微区，并且基站的位置通常是固定的，因此从组织的角度来看，传统的网络不够灵活。随着无线多媒体操作数量的增加，基站的传统配置不再能够满足用户在各种条件下的操作需求。考虑到D2D是直接的短链路，并且信道质量高，它可以提供更高的数据处理速率，更低的时间间隔和更低的功耗。使用D2D技术成为了业内的共识。

　　

　　D2D技术示意图

　　作为2020年之后专注于工业发展的新一代移动通信技术，5G可以有效解决与大流量和数据传输相关的问题，因此被认为是解决与移动通信相关问题的最佳解决方案。5G现在已成为全球移动通信该领域的主要研究方向和技术难点。本文关于5G系统愿景和关键技术的进行了深入的思考，这些想法也许能够成为解决移动网络支撑的最佳解决方案！