距2020年5G正式商用越來越近，按照預期，5G最終的傳輸速率將可實現1Gb/s。另一方面，視頻、直播等帶來了爆發式的數據流，加之與日俱增的聯網設備數量，4G已漸漸不能滿足這些應用需求，因此我們急需5G的到來。很多人將其視為一場革命，確切而言，5G技術更像是4G的一種延續。其中，支撐5G的相關技術許許多，本期我們將撿其重點為大家介紹一二。

　　實際上，移動通信的每一次技術演進都是從需求與應用角度出發。30年來，全球移動通信共經歷了4代發展，從第一代的語音，到第二代的語音+文本，再到第三代的多媒體，現階段的第四代的移動互聯網。

　　對于5G技術，其最顯著的特點就是大數據、眾連接與場景體驗。所謂大數據，即是數據量大、數據速率高、數據服務為主，為移動互聯網的發展提供支持，而眾連接則指大量的物聯網終端用戶接入，提供連接一切的能力；至于場景體驗，顧名思義就是提供對應不同場景的高用戶體驗。

　　未來的網絡，將面對1000倍的數據容量增長，10至100倍的無線設備連接以及用戶速率需求，5G要如何實現這些？其實，5G的關鍵技術多集中在無線部分，本期我們從所收集的5G技術中，挑出幾個關鍵技術與各位分享。當然了，應該遠不止這些。

FBMC濾波組多載波技術

　　在OFDM系統中，各子載波在時域相互正交，其頻譜相互重疊，因此具有較高的頻譜利用率，該技術一般應用在無線系統的數據傳輸中，然而由于無線信道的多徑效應，使得符號間產生了干擾。為消除符號間干擾（ISl），而在符號間插入保護間隔。

　　插入保護間隔的一般方法是符號間置零，也就是發送第一個符號后停留一段時間，再發送第二個符號。在OFDM系統中，這樣做雖減弱或消除了符號間干擾，卻破壞了子載波間的正交性，因此造成子載波之間的干擾（ICI）。因此，此種方法在OFDM系統中并不能采用。

　　為了既可以消除ISI，同時又可以消除ICI，通常保護間隔是由CP（Cycle Prefix)充當。CP是系統開銷，不傳輸有效數據，來降低頻譜效率。FBMC則是利用一組不交疊的帶限子載波實現多載波傳輸，FMC對于頻偏引起的載波間干擾非常小，不需要CP，極大提高了頻率效率。

超寬帶頻譜

　　要知道，信道容量與帶寬和SNR（信噪比）成正比，因此為了滿足5G網絡Gpbs級的數據傳輸速率，就需要有更大的帶寬在其背后做支持。頻率越高，帶寬就越大，信道容量也就越高。因此，高頻段連續帶寬成為5G的必然選擇。

　　此外，得益于例如大規模MIMO等一些有效提升頻譜效率的技術，即使是采用相對簡單的調制技術，5G也可以實現在1Ghz的超帶寬上達到10Gpbs的傳輸速率。

大規模MIMO技術

　　在上一段落中，我們提到了大規模MIMO，那么何為大規模MIMO技術？MIMO技術已經廣泛應用于WIFI、LTE等，而我們最熟悉的可能要屬無線路由器，在產品參數中我們經常會看到MIMO字樣。理論上講，天線越多頻譜效率和傳輸可靠性也就越高。

　　多天線技術經歷了從無源到有源，從二維(2D)到三維(3D)，從高階MIMO到大規模陣列的發展，將有望實現頻譜效率提升數十倍甚至更高，是目前5G技術重要的研究方向之一。

　　大規模MIMO技術可通過一些低價位低功耗的天線組件來實現，為在高頻段上進行移動通信提供了廣闊前景，它可以成倍提升無線頻譜效率，增強網絡覆蓋與系統容量，幫助運營商最大限度的利用已有站址和頻譜資源。

ultra-dense Hetnets超密度異構網絡

　　HetNet立體分層網絡，指的是在宏蜂窩網絡層中布放大量Microcell微蜂窩、Picocell微微蜂窩、Femtocell毫微微蜂窩等接入點，用以滿足數據容量增長要求。而待跨入到5G時代，更多的“物-物”連接接入網絡，屆時HetNet網絡的密度也會大大增加。

多技術載波聚合

　　再來說說多技術載波聚合（multi-technology carrier aggregation）。大概是3GPP R12已經提到多技術載波聚合技術標準。從發展趨勢來看，未來的網絡會是一個融合的網絡，載波聚合技術不但要實現LTE內載波間的聚合，還要擴展到與3G、WIFI等網絡的融合。多技術載波聚合技術與HetNet一起，最終將實現萬物間的無縫連接。

非正交多址接入技術（NOMA）

　　3G采用的是直接序列碼分多址（Direct Sequence CDMA ，DS-CDMA）技術，手機接收端使用Rake接收器，因其具備非正交的特性，就需要使用快速功率控制（Fast transmission power control ，即TPC)來解決手機與小區之間的遠-近問題。

　　NOMA的基本思想是在發送端采用非正交發送，主動引入干擾信息，在接收端通過串行干擾刪除（SIC）接收機實現正確解調。雖然，采用SIC技術的接收機復雜度有一定的提高，但是可以很好地提高頻譜效率。其本質是用提高接收機的復雜度來換取頻譜效率。

毫米波

　　之所以把毫米波放在文章的最后，原因在于筆者在前陣剛剛介紹過這部分內容。毫米波，頻率30GHz到300GHz，波長范圍1到10毫米的電磁波。具備充足的可用帶寬，較高的天線增益，毫米波技術可以支持超高速的傳輸率，且波束窄，靈活可控，能連接大量設備。

　　在毫米波頻段中，28GHz與60GHz是最有望應用在5G通信的兩個頻段。其中，28GHz的可用頻譜帶寬可達1GHz，60GHz每個信道的可用信號帶寬則可達2GHz。毫米波的獨有特性，使其在傳播時不易受到自然光和熱輻射源的影響，不光是通信，其還可應用于雷達、制導等諸多領域，應用前景廣闊。