下一代通信网络的无线传输技术研究

丁岩

浙江金华邮电工程有限公司 浙江 金华 321000

摘 要：下一代移动通信系统(5G)是新一代移动通信系统，其技术面向2020年之后的通信网络，现阶段其技术发展处于探索阶段。结合国内外移动通信发展的最新趋势，本文对5G移动通信的发展进行了展望，对无线传输技术进行了研究，包括MIMO、基于滤波器组的多载波技术、全双工复用。

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关键词 ：5G发展趋势；无线传输技术；大规模天线阵列多载波技术

1 概述

5G通信网络是面向2020年以后的下一代移动通信系统。根据移动通信发展的普遍规律，在有限的频谱中，充分的利用5G网络应该有非常高的频谱利用率。在传输速率和频谱利用率等各个方面和4G、3G移动通信网络比较提高了一个数量级和两个数量级。5G网将满足移动网流量增加的需求，适应于各类app应用。

金华邮电工程安装有限公司（以下简称金华邮电工程）成立于1997年。当时正处我省加快经济步伐和通信业蓬勃兴起的大好时机，现在是通信总承包三级企业，正在申报总承包二级企业。我公司不断拓展工程业务，能独立承接通信线路、管道、设备等工程的施工建设。公司的业务从原先比较单一而且技术层面比较低的通信工程施工，上升到目前所有的国家通信行业工程施工，比如中国电信、中国联通、中国移动、网通等运营公司的本地网用户线路、接入网光环、通信管道、电力通信光环线路、通信管理、设备安装、信息化小区宽带用户接入网、大楼结构化综合布线等，在通信领域的研究和技术储备很强。施工范围也从原先的金华市扩大到浙江、东南沿海，2003年，公司迈出国门，取得了吉尔吉斯斯坦国整个国家三网工程的牌照：有线广播电视、信息网络和通信网络三张牌照，作为走出国门的代表性企业受到政府重视。目前，在该国首都比什凯克市完成了机房通信设备安装和室外线路施工，下一阶段要充分利用已经获得三张牌照，充分发掘该国的资源，争取尽快的完成3G、4G的布局。金华邮电工程借助前期在吉尔吉斯斯坦建设的有线电视网络，投资创办的德隆电视台，已成为该国第二大有线电视频道运营商。该电视台的收视人群覆盖吉尔吉斯斯坦总人口的63%，有中、英、俄、维语等频道，特别增加了CCTV-1、CCTV-4、新疆卫视等频道，主要面向华人及当地主流人群。受到中宣部的表扬，在一路一带发展中作为一个民营企业迈出了扎实的步伐。德隆电视台的收视人群覆盖吉尔吉斯斯坦总人口的63%，充分的将浙江省，中国的文化输出到了国外。德隆电视台有中、英、俄、维语等频道，主要面向华人及当地主流人群。结合公司的业务发展，谈谈下一阶段5G通信的发展。

2 多天线技术MIMO

多天线技术虽然提高了硬件成本，但是在通信中作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段，仍然广泛应用于各种无线通信系统，如3G系统、LTE系统、WLAN等。根据information theory，天线数量越少，频谱利用率和可靠性越差，反之天线越多，利用率和可靠性越好。因此，采用大数量天线，比如大于4的天线数量，为大幅度提高系统容量提供了一个有效途径。但是多天线的缺点也是不可避免，多天线所占空间大、复杂度高。但由于其巨大的收益， MIMO技术的研究吸引了研究人员的关注。

传统天线传输方案在TD-LTE Rel-8版本中，适用于2天线的传输模式比较多。主要有：TM2、TM3、TM4。其中，TM2采用SFBC方式，属于2天线的发射分集方案。TM3采用Large delay CDD传输方案。TM4支持单双流自适应。

近两年大规模MIMO技术成为一个通信领域的研究热点。通过学术成果，可以看到各个研究团队的研究主要集中在信道模型、信道的估计、信号识别和信号的检测技术等方面。大规模MIMO的优点有很多。其主要的优点有:

①充分利用空间维度资源，空间分辨率大，使得多个同时用户可以在同一时频上同时进行通信，从而产生了一个非常好的特点：不需要增加基站密度和带宽的条件下大幅度提高频谱效率。

②波束集中在很窄的范围，从而降低外在信号干扰。

③降低发射功率，提高天线效率。

④当天线数量多到一定的程度的时候，比如数量达到8的时候，线性预编码和线性检测趋于最优，噪声和不相关干扰非常小可以忽略不计，达到了最优化。

3 多载波技术

多载波技术是用多个载波传输高速数据信息的技术。传统的数字信号传输，都是将信息流一次通过一条通道进行传输，属于串行传输的方式。 多载波技术采用的是并行传输方式，它把串行的高速信息流进行串并变换，分隔成多个并行的低速信息流，然后把它们叠加起来进行传输，这就形成了一个多载波通信传输系统。

OFDM，Orthogonal frequency division multiplexing技术目前在各类无线通信系统中获得了广泛的应用，但OFDM技术也存在很多不足之处。为了解决这些问题，有各种方法，比如基于滤波器组的FBMC, filter-bank based multicarrier被认为是有效手段。该技术在20世纪80年代开始受到关注，现已广泛应用于图像处理、图像识别、图像检测、信号处理、信号分析等诸多领域。

4 全双工通信技术

全双工通信技术指同时、同频进行双向通信。单工通信就是只能从A到B，如广播。半双工通信是A到B,B到A都行,但不能同时进行，如对讲机。全双工通信是A到B,B到A都行,可以同时进行，如电话。

全双工通信技术可提高频谱利用率到2倍，更加丰富的频谱使用全双工技术逐渐成为研究热点。但全双工技术同时也有一些困难。最大的困难是严重的自干扰。近年来，研究人员开发了各类干扰抵消技术，包括模拟端干扰抵消、混合抵消和数字端干扰抵消等。通过这些技术的应用，能消除大部分的自干扰。本公司通过实验验证，在部分条件下达到了全双工系统理论容量的92%左右。

5 总结

按照规划，下一代5G通信预计在五年之后逐步实现实用化，满足未来互联网业务飞速增长的需求。本文对5G移动通信系统若干关键技术进行了综述。

作者简介：

丁岩，1981，黑龙江齐齐哈尔人，工程师，学士学位，研究方向：电子与信息。