5G通信中的关键技术

通信专业的小伙伴，5G时代的到来看你们的了。...



5G通信中的关键技术

作者：邱双

链接：https://www.zhihu.com/question/22283305/answer/90868788

来源：知乎

目前，5G通信中可能被应用的关键技术正处于研究阶段，根据我的学习和了解，截止目前还没有任何一项技术（物理层技术）能引发新一代通信技术的变革。

之所以这样说，是因为纵观通信系统的发展历程，每一代通信系统都会有一个新的技术产生，并给通信系统性能带来质的飞跃~比如，第一代通信系统采用的是模拟技术，基本只能面向模拟通话，而从第二代开始采用数字技术，可以使用网络，第三代开始采用CDMA无线接入技术，并可以实现多媒体服务，第四代采用多天线多载波技术，大幅提升通信速率的同时也可以支持多样化个性化的服务。题主提到的OFDM（正交频分复用，多载波调制技术）和MIMO（多输入多输出天线技术）就是4G中必不可少的关键技术，针对OFDM的研究已经非常广泛，非常成熟，并且鉴于OFDM载波间正交等优点，OFDM技术可以和MIMO多天线技术完美配合，并且其中有个非常重要的技术是波束成形/预编码技术~~~MIMO是指发送端多天线，接收端多天线，但其实在4G中常讨论的多天线数一般为2*2/4*4/8*8，也有16*16/32*32.而目前正在被研究的5G的关键技术（物理层）大多是在4G技术上的改进技术，并没有变革性的技术担当。



我这里列举几个我比较熟悉的正在研究的5G关键技术：

1. 大规模MIMO

我看现有的答案里对大规模MIMO的认识其实有些不太正确，大规模MIMO技术是2010年由贝尔实验室的教授提出，这里大规模天线的规模一般指上百跟甚至上千根，远远大于4G中的天线数目。虽然大规模MIMO是在4G中MIMO技术的基础上增加基站端发射天线数目，而MIMO技术研究已较为成熟，但是当天线数目剧增时，信道的特性如何变化，FDD模式下如何信道估计等问题也应运而生。近几年很多高校和公司都在研究大规模MIMO的测试平台，其中非常著名的是隆德大学的平台，如下图。



2.毫米波通信

现在所用的频段资源是非常稀缺的，而毫米波频段（3GHz-60GHz）资源却非常丰富，尚未被充分开发利用，并且随着基站天线规模增加，为了能够在有限的空间内部署更多天线也要求通信的波长不能太长，从而毫米波也是备选技术之一。此外，毫米波通信已经被写进标准用于室内的多媒体高速通信。

3.滤波器组多载波调制技术

典型的有FBMC/UF-OFDM/GFDM/BFDM等等，这些技术其实都是OFDM的改进技术，OFDM技术虽好，但是也存在频谱旁瓣高，对同步性要求高的缺点，并且随着物联网、机器与机器间通信的普及，通信会对异步要求越来越高，因此上述新型多载波技术的发展也是很必要滴。

4.致密组网和异构网络

增大小区密度，从而增大系统容量、频谱复用率等。

5.D2D(device to device)、车载网络

提升用户的服务质量和用户体验。

6.软件定义网络SDN等

7. 认知无线电网络

8. 可见光通信

9. 绿色通信

资源节约型，资源利用率最大化。

10.终极的结构也许是以用户为中心，弱化小区的概念，采用云技术、分布式计算等，多种技术并存，实现复杂度低、服务多样性、通信时延小、资源利用率高，同时提升用户服务质量和用户体验。

下图详细说明了5G的需求和特点





年轻的通信生呦~中国5G时代的到来看你们的了。

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