5G的关键技术是什么

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5g
的关键技术是什么

5g的规模测试和部署早在2019年就开始了。作为一个全球通信标准，5g的意义当然不仅限于更快的网络速度和更好的移动宽带体验。它的使命是连接新的行业并催生新的服务，如促进工业自动化、大规模物联网、智能家居和自动驾驶。那么，5g的关键技术是什么？

5g的应用领域

作为下一代蜂窝网络，5g网络基于5gnr(newradio)统一空接口，旨在满足未来十年及以后不断扩大的全球连接需求。5gnr技术旨在支持各种设备类型、服务和部署，并将充分利用各种可用频带和频谱。

显然，5gnr的设计是一个大项目，从零开始构建5gnr是不可能的，也是没有必要的。事实上，5g将在很大程度上基于4glte，充分利用和创新现有的先进技术。高通公司认为，要实现5gnr的构建，有三项关键技术是不可或缺的:

1.正交频分复用(基于ofdm的波形和多址接入)，

2.柔性框架设计(柔性框架)

3.先进的无线技术。5g的关键技术是什么

I .基于ofdm的波形和多址接入

5gnr设计过程中最重要的决策是采用基于ofdm优化的波形和多址技术，因为ofdm技术广泛应用于当今的4glte和wi-fi系统中，并且可以扩展到大带宽的应用中，因此它具有较高的频谱效率和较低的数据复杂度，因此可以很好地满足5g的需求。ofdm技术家族可以实现多种增强功能，例如通过加窗或滤波来增强频率定位，提高不同用户和服务之间的复用效率，以及创建单载波ofdm波形来实现高效的上行链路传输。

总而言之，ofdm具有以下优点:

低复杂度:它可以兼容低复杂度的信号接收器，如移动设备

○高频谱效率:可以有效地使用mimo来提高数据传输效率。

低功耗:通过单载波波形可以实现高效的上行传输。

频率定位:通过加窗和滤波可以改善频率定位，最大限度地减少信号干扰。

可伸缩副载波

然而，ofdm系统也需要创新和改造，以满足5g的需求:

1.通过子载波间隔扩展，实现可扩展的ofdm参数配置(dmnumology的可扩展，无需子载波的缩放)

目前，lte可以通过ofdm子载波之间的15khz间隔(固定ofdm参数配置)支持最高20mhz的载波带宽。为了支持更丰富的频谱类型/频段(为了连接尽可能多的设备，5g将利用所有可用的频谱，如毫米波和未经许可的频段)和部署方法。5gnr将引入可扩展的ofdm间隔参数配置。这一点非常重要，因为当FFT(fast four ierth transform)是较大的带宽扩展时，必须确保处理复杂度不会增加。为了支持多种部署模式的不同通道宽度，如上图所示，5gnr必须适应同一部署下的不同参数配置，提高统一框架下的复用效率。此外，5gnr还可以实现跨参数的载波聚合，如毫米波和6ghz以下载波的聚合，因此具有更强的连接性能。

2.通过正交频分复用窗口提高复用效率

如上所述，5g将应用于大规模的物联网，这意味着数十亿台设备将相互连接。5g必将提高复用效率，以应对大规模物联网的挑战。为了使相邻频带不相互干扰，频带内外的信号辐射必须尽可能小。Ofdm可以实现波形后处理，如时域加窗或频域滤波，以改善频率定位。如下图所示，通过5gnrofdm的参数配置，5g可以在同一个通道中复用。

二。灵活的框架设计

显然，为了实现广泛的5g服务，仅仅基于ofdm优化的波形和多址技术远远不够。在设计5gnr的同时，我们还在设计灵活的5g网络架构，以进一步提高5g服务复用的效率。这种灵活性反映在频域和时域中。5gnr框架可以完全满足5g不同的服务和应用场景。

5gnr柔性框架设计

1。可伸缩传输时间间隔(tti)

与目前的4glte网络相比，5gnr将延迟降低一个数量级。目前，在lte网络中，tti(时间间隔)被固定为1毫秒(毫秒)。为此，3gpp提出了一个减少4g演进延迟的项目。尽管技术细节仍然未知，但本项目的规划目标是将初级傅立叶变换的延迟减少到当前时间的1/8(即

1.14毫秒至143毫秒(微秒))。为了支持“长延迟需求”的服务，5gnr的灵活框架设计可以向上或向下扩展tti(即使用更长或更短的tti)，这根据具体的需求而变化。

此外，5gnr还支持在相同频率下与不同TTi复用。例如，在lte时代，具有高qos(服务质量)要求的移动宽带服务可以选择使用500s tti而不是标准tti。同时，另一个对延迟敏感的服务可以使用更短的tti，例如140秒，而不是等到下一个子帧到达，即500秒之后..也就是说，在最后一次传输之后，两者可以同时开始，从而节省了等待时间。

2。独立集成副车架

独立集成子帧是另一项关键技术，对于减少时延、前向兼容等一系列5g特性具有重要意义。通过在一个子帧中包含数据的传输和确认，可以显著降低延迟。下图显示了tdd下行链路子帧，其中从网络到设备的数据传输和从设备发回的确认信号在同一个子帧中。此外，每个tti都是通过独立集成5gnr的子帧进行模块化处理完成的，如同意下载→数据下行→保护间隔→上行确认。

模块化还支持未来各种新业务不同类型子帧的复用，并配合5gnr框架支持空白子帧和空白频资源的设计，具有前向兼容性，未来新业务可以同步或异步部署在同一个频率。

三。先进的无线技术

正如我们开始提到的，5g必须在充分利用现有技术的基础上实现，4glte是目前最先进的移动网络平台。5g在发展，lte本身也在发展(比如最近实现的千兆4g+)。5g将不可避免地使用目前4glte中使用的先进技术，如载波聚合、mimo技术、非共享频谱的利用等；可以说，5g在很大程度上是基于4g的。

1.大规模多输入多输出

多输入多输出技术是目前无线通信领域的一个重要创新研究项目。通过智能地使用多个天线(设备或基站)发送或接收更多空.信号，它可以显著提高信道容量通过智能波束形成，射频能量集中在一个方向，可以提高信号覆盖范围。这两个优势足以使其成为5gnr的核心技术之一，因此我们一直在努力推动mimo技术的发展，例如目前从2x2到2x2的mimo。然而，更多的天线也意味着占据更多的空.在空有限的设备中容纳更多的天线显然是不现实的，因此更多的mimo只能叠加在基站上。根据目前的理论，5gnr在基站可以使用多达256个天线，通过天线的二维排列，可以实现三维波束形成，从而提高信道容量和覆盖范围。

2.毫米波

那些对无线通信略知一二的人应该知道，频率越高，可以传输的信息量就越大，也就是说，网络速度越快。正是因为这一优势，我们才关注频率极高的毫米波(目前，毫米波主要用于射电天文学、遥感等领域)。新的5g技术首次将24ghz以上的频带(通常称为毫米波)应用于移动宽带通信。大量可用的高频段频谱可以提供极高的数据传输速度和容量，这将重塑移动体验。然而，毫米波的利用并不容易，并且在毫米波频带中的传输更可能导致路径阻塞和损耗(有限的信号衍射能力)。通常，在毫米波波段传输的信号甚至不能穿透墙壁(想想你的5ghzwi-fi被墙壁屏蔽有多容易)，并且它还面临诸如波形和能量消耗的问题。

3.spectrum sharing technologies

随着各种行业和服务对网络提出了更高的要求，要求网络更加可靠、低延迟、覆盖面广、更加安全。各行各业的不同需求迫切要求一个灵活、高效、可扩展的新网络。因此，5g应运而生。5g的关键技术是什么？我希望这篇文章能给你一个答案。