构建5G的关键技术

物联网技术 · 公众号 · · 2017-12-14 20:50

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业界广泛认为，5G移动通讯网络直到2020或2021年才会提供，甚至即使到那时也不会广泛提供。

但是，随着移动数据流量持续增长(过去5年成长了18倍)，因此可以预计5G将比以往更快地到来。思科(Cisco)预测，2021年，5G连接将比一般的4G连接产生多4.7倍的流量，图1显示了这种增长。

图1 移动数据流量持续增长。 (数据源：思科)

5G与当今LTE-Advanced网络相比将会产生巨大突破，因此，有必要研究有助于引领4G到5G转变的 五个关键领域 。这五个领域中有四个将促使这一转变透过被称为LTE-Advanced Pro(4.5G)的中间阶段过渡，使得这场革命更具渐进色彩。

速度和馈送

在这个领域，接入技术将从LTE-Advanced的1Gbps增加到5G每个区域20Gbps吞吐率/下行链路速率。达到这个速度需要从LTE-Advanced Pro开始经历多个阶段。

LTE-Advanced Pro已在目前的规范中有所定义，它使用载波聚合(多达32个载波)、高达16根天线的大规模多重输入多重输出(MIMO)和更高阶的调变方案(如图2所示的256QAM)等多种技术，可以实现3Gbps速率。

3Gbps的数据速率无需大改无线电技术即可实现。这是每家营运商利用其当前基础设施并提前布局5G所必须采取的中间阶段。

未授权频谱使用

目前，包括 T-Mobile和Verizon 在内的几家主要营运商都在未授权频谱部署LTE(LTE-U)，而 AT&T 正在针对该事宜积极推行虚拟机方案。

为实现更高的吞吐率要求，授权载波频谱不够用，因此Wi-Fi多年来一直在使用未授权频谱。

之所以将Wi-Fi作为蜂巢通讯的“远亲”，是因为它除了不受管制，还与需授权的营运商频谱非常相似，且Wi-Fi是免费的，因此直到最近，基本上质量不是问题。

营运商已经开始推出热点，尽可能将蜂巢流量卸除到Wi-Fi，因此给网络带来额外压力。但是，Wi-Fi有很多非授权频谱可以被LTE利用。

因为终端客户和营运商并不会过分担心这种“免费服务”的质量，所以过去在住宅环境通常可以接受。但在过去几年，由于Wi-Fi技术为获得更好质量和规范化接入进行的技术改进，这种心态已经发生改变：

使用低密度极性校验码(LDPC)等极性码进行纠错；

更高阶的QAM，即Wi-Fi目前可以实现256QAM，且即将达到1,024QAM；

4×4 MIMO和多用户MIMO，可增加吞吐率并与更多用户同时工作。