下電影無(wú)需等待，在線看也不會(huì)卡!這可能是曾經(jīng)我們每個(gè)人心底的小小愿望。如果說(shuō)，這個(gè)小愿望就快要實(shí)現(xiàn)，你會(huì)不會(huì)很高興呢?

MWC(世界移動(dòng)通信大會(huì))22號(hào)正式開幕了，手機(jī)不再唱主角，5G技術(shù)變成了大會(huì)的焦點(diǎn)。沒(méi)錯(cuò)，5G技術(shù)就是來(lái)實(shí)現(xiàn)我們小愿望的。可是，4G手機(jī)剛用上不久，又要換5G了嗎?NoNoNo，先別著急。專家說(shuō)，2020年5G才能實(shí)現(xiàn)商用。

那么，5G到底有多快呢?它又會(huì)用到哪些技術(shù)呢?下面跟小編一起了解一下吧!

說(shuō)5G網(wǎng)快，有多快?

從理論上來(lái)說(shuō)，5G的網(wǎng)速能達(dá)到4G的40倍，從而實(shí)時(shí)傳輸8K分辨率的3D視頻，或是在6秒內(nèi)下載一部3D電影。簡(jiǎn)直快到逆天!作為對(duì)比，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)的下載需 要6分鐘。然而，在以往通信技術(shù)的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)室情況與真實(shí)環(huán)境總會(huì)有很大差距。理論峰值速率在用戶實(shí)際使用中只是夢(mèng)想，用戶可用速率要遠(yuǎn)低于理論值。

作為5G技術(shù)研發(fā)投入最大的廠商，諾基亞認(rèn)為，在現(xiàn)網(wǎng)存在擁塞的情況下，5G技術(shù)能實(shí)現(xiàn)約100Mbps的速率。這約為當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)的4倍。

為實(shí)現(xiàn)這個(gè)“快到逆天”的目標(biāo)，5G網(wǎng)絡(luò)將采用何種技術(shù)呢?

5G六大技術(shù)

5G的關(guān)鍵技術(shù)集中在無(wú)線部分，目前比較熱門的為以下六種技術(shù)。

關(guān)鍵技術(shù)1：毫米波

什么叫毫米波?頻率30GHz到300GHz,波長(zhǎng)范圍10到1毫米。 由于足夠量的可用帶寬，較高的天線增益，毫米波技術(shù)可以支持超高速的傳輸率，且波束窄，靈活可控，可以連接大量設(shè)備。以下圖為例：

藍(lán)色手機(jī)處于4G小區(qū)覆蓋邊緣，信號(hào)較差，且有建筑物(房子)阻擋，此時(shí)，就可以通過(guò)毫米波傳輸，繞過(guò)建筑物阻擋，實(shí)現(xiàn)高速傳輸。

同樣，粉色手機(jī)同樣可以使用毫米波實(shí)現(xiàn)與4G小區(qū)的連接，且不會(huì)產(chǎn)生干擾。當(dāng)然，由于綠色手機(jī)距離4G小區(qū)較近，可以直接和4G小區(qū)連接。

高頻段(毫米波)在5G時(shí)代的多種無(wú)線接入技術(shù)疊加型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中可以有兩種應(yīng)用場(chǎng)景：

一是毫米波小基站，可增強(qiáng)告訴環(huán)境下移動(dòng)通信的使用體驗(yàn)。

在傳統(tǒng)的多種無(wú)線接入技術(shù)疊加型網(wǎng)絡(luò)中，宏基站與小基站均工作于低頻段，這就帶來(lái)了頻繁切換的問(wèn)題，用戶體驗(yàn)差。為解決這一關(guān)鍵問(wèn)題，在未來(lái)的疊加型網(wǎng)絡(luò)中，宏基站工作于低頻段并作為移動(dòng)通信的控制平面、毫米波小基站工作于高頻段并作為移動(dòng)通信的用戶數(shù)據(jù)平面。

二是基于毫米波的移動(dòng)通信回程。

在采用毫米波信道作為移動(dòng)通信的回程后，疊加型網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)就將具有很大的靈活性(注：相對(duì)于有線方式的移動(dòng)通信回程。因?yàn)樵谖磥?lái)的5G時(shí)代，小/微基站的數(shù)目將非常龐大，而且部署方式也將非常復(fù)雜)，可以隨時(shí)隨地根據(jù)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)需求部署新的小基站，并可以在空閑時(shí)段或輕流量時(shí)段靈活、實(shí)時(shí)關(guān)閉某些小基站，從而可以收到節(jié)能降耗之效。

關(guān)鍵技術(shù)2：ultra-dense Hetnets(超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò))

立體分層網(wǎng)絡(luò)(HetNet)是指，在宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)層中布放大量微蜂窩(Microcell)、微微蜂窩(Picocell)、毫微微蜂窩(Femtocell)等接入點(diǎn)，來(lái)滿足數(shù)據(jù)容量增長(zhǎng)要求。

為應(yīng)對(duì)未來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，采用更加密集的小區(qū)部署將成為5G提升網(wǎng)絡(luò)總體性能的一種方法。通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中引入更多的低功率節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)增強(qiáng)、消除盲點(diǎn)、改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋、提高系統(tǒng)容量的目的。但是，隨著校區(qū)密度的增加，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湟矔?huì)變得更為復(fù)雜，會(huì)帶來(lái)更加嚴(yán)重的干擾問(wèn)題。因此，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)主要難點(diǎn)就是要進(jìn)行有效的干擾管理，提高網(wǎng)絡(luò)干擾性能，特別是提高小區(qū)邊緣用戶的性能。

密集小區(qū)技術(shù)也增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的靈活性，可以針對(duì)用戶的臨時(shí)性需求和季節(jié)性需求快速部署新的小區(qū)。在這一技術(shù)背景下，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將形成“宏蜂窩+長(zhǎng)期微蜂窩+臨時(shí)微蜂窩”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如下圖。這一結(jié)構(gòu)將大大降低網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)于網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃的依賴，為5G時(shí)代實(shí)現(xiàn)更加靈活自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)提供保障。

到了5G時(shí)代，更多的物-物連接接入網(wǎng)絡(luò)，HetNet的密度將會(huì)大大增加。與此同時(shí)，小區(qū)密度的增加也會(huì)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)容量和無(wú)線資源利用率的大幅度提升。

關(guān)鍵技術(shù)3：同時(shí)同頻全雙工(CCDF)

最近幾年，同時(shí)同頻全雙工技術(shù)吸引了業(yè)界的注意力。同時(shí)同頻全雙工技術(shù)是指設(shè)備的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)占用相同的頻率資源同時(shí)進(jìn)行工作，使得通信雙方在上、下行可以在相同時(shí)間使用相同的頻率，突破了現(xiàn)有的頻分雙工(FDD)和時(shí)分雙工(TDD)模式，是通信節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵之一。利用該技術(shù)，在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時(shí)發(fā)射和接收信號(hào)，與傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高1倍。

同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)模型如下圖。

全雙工技術(shù)能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活。然而，全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力，這對(duì)干擾消除技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，同時(shí)還存在相鄰小區(qū)同頻干擾問(wèn)題。在多天線及組網(wǎng)場(chǎng)景下，全雙工技術(shù)的應(yīng)用難度更大。

關(guān)鍵技術(shù)4：濾波組多載波技術(shù)(FBMC)

首先說(shuō)說(shuō)OFDM。OFDM是將載波分為正交子載波，但信號(hào)的拖尾較長(zhǎng)，因此會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，另外在5G 系統(tǒng)中, 由于支撐高數(shù)據(jù)速率的需要, 將可能需要高達(dá)1 GHz 的帶寬.但在某些較低的頻段, 難以獲得連續(xù)的寬帶頻譜資源, 而在這些頻段, 某些無(wú)線傳輸系統(tǒng), 如電視系統(tǒng)中, 存在一些未被使用的頻譜資源(空白頻譜). 但是, 這些空白頻譜的位置可能是不連續(xù)的, 并且可用的帶寬也不一定相同, 采用OFDM 技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些可用頻譜的使用.

FBMC基于濾波器組的多載波技術(shù)中, 發(fā)送端通過(guò)合成濾波器組來(lái)實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制, 接收端通過(guò)分析濾波器組來(lái)實(shí)現(xiàn)多載波解調(diào). 合成濾波器組和分析濾波器組由一組并行的成員濾波器構(gòu)成, 其中各個(gè)成員濾波器都是由原型濾波器經(jīng)載波調(diào)制而得到的調(diào)制濾波器。與OFDM 技術(shù)不同, FBMC 中, 由于原型濾波器的沖擊響應(yīng)和頻率響應(yīng)可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì), 各載波之間不再必須是正交的, 不需要插入循環(huán)前綴; 能實(shí)現(xiàn)各子載波帶寬設(shè)置、各子載波之間的交疊程度的靈活控制, 從而可靈活控制相鄰子載波之間的干擾, 并且便于使用一些零散的頻譜資源，較大的提高了頻率效率。

關(guān)鍵技術(shù)5：大規(guī)模MIMO技術(shù)(3D /Massive MIMO)

多輸入多輸出技術(shù)(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而 改善通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過(guò)多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，顯示出明顯的優(yōu) 勢(shì)、被視為下一代移動(dòng)通信的核心技術(shù)。

MIMO技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于WIFI、LTE等。理論上，天線越多，頻譜效率和傳輸可靠性就越高。

具體而言，當(dāng)前LTE 基站的多天線只在水平方向排列，只能形成水平方向的波束，并且當(dāng)天線數(shù)目較多時(shí)，水平排列會(huì)使得天線總尺寸過(guò)大從而導(dǎo)致安裝困難。

而5G 的天線設(shè)計(jì)參考了軍用相控陣?yán)走_(dá)的思路，目標(biāo)是更大地提升系統(tǒng)的空間自由度?；谶@一思想的LSAS 技術(shù)，通過(guò)在水平和垂直方向同時(shí)放置天線，增加了垂直方向的波束維度，并提高了不同用戶間的隔離，如下圖所示。同時(shí)，有源天線技術(shù)的引入還將更好地提升天線性能，降低天線耦合造成能耗損失，使LSAS 技術(shù)的商用化成為可能。

大規(guī)模MIMO技術(shù)可以由一些并不昂貴的低功耗的天線組件來(lái)實(shí)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)在高頻段上進(jìn)行移動(dòng)通信提供了廣闊的前景，它可以成倍提升無(wú)線頻譜效率，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和系統(tǒng)容量，幫助運(yùn)營(yíng)商最大限度利用已有站址和頻譜資源。

我們以一個(gè)20平方厘米的天線物理平面為例，如果這些天線以半波長(zhǎng)的間距排列在一個(gè)個(gè)方格中，則：如果工作頻段為3.5GHz，就可部署16副天線;如工作頻段為10GHz，就可部署169根天線了。

3D-MIMO技術(shù)在原有的MIMO基礎(chǔ)上增加了垂直維度，使得波束在空間上三維賦型，可避免了相互之間的干擾。配合大規(guī)模MIMO，可實(shí)現(xiàn)多方向波束賦型。

關(guān)鍵技術(shù)6：多技術(shù)載波聚合(multi-technology carrier aggregation)

我們知道，3GPP R12已經(jīng)提到這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)融合的網(wǎng)絡(luò)，載波聚合技術(shù)不但要實(shí)現(xiàn)LTE內(nèi)載波間的聚合，還要擴(kuò)展到與3G、WIFI等網(wǎng)絡(luò)的融合。

多技術(shù)載波聚合技術(shù)與HetNet一起，終將實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物之間的無(wú)縫連接。

在此次MWC上，高通、Facebook、諾基亞等外國(guó)企業(yè)紛紛展示對(duì)5G技術(shù)的投入，而我國(guó)中興、華為等也不甘示弱，表示不會(huì)在等待5G時(shí)失去機(jī)會(huì)。我國(guó)在通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域經(jīng)歷了1G空白、2G跟隨、3G突破、4G同步的加速發(fā)展，在5G時(shí)代要力爭(zhēng)取得主導(dǎo)地位。相信我們會(huì)在5G的道路上越走越遠(yuǎn)!