5G的關鍵技術是什么,你知道嗎?

文章內容摘要：5G將被廣泛應用於企業大規模物聯網，這意味著我們會有數十億設備在相互之間連接，5G勢必要不斷提高多路傳輸的效率，以應對大規模物聯網的挑戰。為了國家相鄰頻帶不相互影響幹擾，頻帶內和頻帶外信號輻射發展必須能夠盡可能小。

5G的關鍵技術是什么

5G的大規模測試和部署最早將於2019年開始。 作為一種全球通信標准，5G當然不限於更快的互聯網速度和更好的移動寬帶體驗。 它的使命是連接新的產業和產生新的服務。 例如，推進工業自動化、大規模物聯網、智能家居、自動駕駛等。那么5G的關鍵技術是什么?

5G的應用領域

作為下一代蜂窩網絡，5G 網絡基於5G NR (New Radio)統一空中接口，旨在滿足未來10年及以後不斷擴大的全球連接需求。5G NR 技術旨在支持廣泛的設備類型、服務和部署，並將充分利用廣泛的可用頻帶和頻譜類型。

顯然，5G NR的設計是一個大工程，不可能也沒有必要從零開始建設5G NR。事實上，5G將在很大程度上基於4G LTE，充分利用和創新現有的先進技術。高通認為，要實現5G NR的建設，三項關鍵技術必不可少:

1. Ofdm (OFDM-based waveform and multiple access optimization, orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)

2. 靈活的框架

3. 高級新無線技術(高級無線技術)。

優化的基於 OFDM 的波形和多址接入

5G nr設計過程中最重要的決策之一是采用基於OFDM優化的波形和多址技術，因為OFDM技術由於可以擴展到大帶寬what is 5g nr應用而被當今的4G LTE和Wi-Fi系統廣泛采用，但它具有高頻譜效率和低數據複雜度，因此可以很好地滿足5G需求。 OFDM技術族可以實現各種增強功能，諸如通過加窗或濾波來增強頻率定位、提高不同用戶和服務之間的複用效率、以及創建單載波OFDM波形、實現高能量效率上行鏈路傳輸。

簡單分析歸納起來，OFDM有以下發展優勢：

○雜度低(Low complexity)：可以進行兼容低複雜度的信號通過接收器，比如中國移動電子設備

頻譜效率高：可以有效地使用MIMO，提高數據傳輸效率。

低功耗: 高能效上行傳輸可以通過單載波波形實現。

頻率定位: 頻率定位可以通過加窗和濾波來增強，以最大限度地減少信號幹擾。

可擴展子載波

不過OFDM體系也需要進行創新技術改造，才能得到滿足5G的需求：

1. 通過子載波間隔擴展實現可擴展OFDM參數配置

目前，LTE 可以在 OFDM 子載波之間15kHz 間隔的固定 OFDM 參數配置上支持高達20MHz 的載波帶寬。支持更多的頻譜類型/波段(5G 將利用所有可用的頻譜，如毫米波、未授權頻譜，以連接盡可能多的設備)和部署方法。5G NR 將引入可擴展的 OFDM 間隔參數配置。這一點很重要，因為當 FFT (快速傅裏葉變換快速傅裏葉變換)需要更大的帶寬時，必須保證它不會增加處理的複雜性。為了支持具有不同信道寬度的多種部署模式，如上所示，5G NR 必須在同一部署下適應不同的參數配置，以提高統一框架下的複用效率。此外，5G NR 還可以實現跨參數的載波收斂，如毫米波和6GHz 以下載波的收斂，從而具有更強的連接性能。

2. Improve the multiplexing efficiency by windowing orthogonal frequency division multiplexing (abbreviation of orthogonal frequency division multiplexing) (using windowed OFDM to realize efficient service multiplexing)

前文我們提到，5G將被廣泛應用於企業大規模物聯網，這意味著中國會有數十億設備在相互之間連接，5G勢必要不斷提高以及多路數據傳輸的效率，以應對市場大規模物聯網的挑戰。為了國家相鄰頻帶不相互影響幹擾，頻帶內和頻帶外信號通過輻射發展必須能夠盡可能小。OFDM能實現不同波形後處理(post-processing)，如時域加窗或頻域濾波，來提升工作頻率局域化。如下圖，利用5G NR OFDM的參數優化配置，5G可以在相同的頻道內進行設計多路信息傳輸。

靈活的框架設計

顯然，要實現5G的寬范圍業務，僅僅采用基於OFDM優化的波形和多址技術是遠遠不夠的。 在設計5G nr的同時，我們也在設計靈活的5G網絡架構，以進一步提高5G業務複用的效率。 這種靈活性體現在頻域和時域上，5g nr框架完全可以滿足5G的不同業務和應用場景。

5G NR 柔性框架設計

1.可擴展的時間間隔(Scalable Transmission Time Interval(TTI))

相比我國當前的4G LTE網絡，5G NR將使時延降低企業一個數據數量級。目前LTE網絡中，TTI(時間進行間隔)固定在1 ms(毫秒)。為此，3GPP在4G演進的過程中我們提出自己一個有效降低時延的項目。盡管信息技術以及細節還不得而知，但這一項目的發展規劃管理目標之一就是教師要將學生一次傅裏葉變換的時延降低為目前的1/8(即從1.14ms降低至143s(微秒))。而為了社會支持“長時延需求”的服務，5G NR的靈活應用框架結構設計方法可以積極向上或向下不斷擴展TTI(即使用需要更長或更短的TTI)，依具體實際需求而變。

此外，5g nr還支持以相同頻率與不同TTI進行複用。 例如，具有高QoS(服務質量)要求的移動寬帶服務可以選擇使用500s的TTI而不是LTE時代的標准TTI，而對延遲敏感的另一服務可以使用更短的TTI，例如140s，而不必等待直到下一個子幀到達，即500s之後。 也就是說，這兩者可以在最後一次傳輸之後同時開始，從而節省等待時間。

2. 自包含集成子框架

自集成子幀是另一項關鍵技術，對於降低時延、前向兼容等一系列5G特性具有重要意義。通過在一個子幀中包括數據的傳輸和確認，可以顯著減少時間延遲。下圖顯示了TDD下行鏈路子幀，其中從網絡到設備的數據傳輸和從設備發回的確認信號都在同一個子幀中。更進一步，通過獨立整合5G NR的子幀，每個TTI通過模塊化處理完成，如同意下載→數據下行→保護間隔→上行確認。

模塊化同樣重要支持企業不同數據類型的子幀為未來的各種新服務人員進行多路傳輸，配合5G NR框架技術支持空白子幀和空白頻率資源的設計，使其能夠擁有自己向前兼容性——未來的新型金融服務系統可以以同步或非同步工作狀態部署在同一頻率內。