5G技術發展新趨向

■ 毫米波通信技術

隨著無線通信尤其是個人移動通信的高速發展，無線電頻譜的低端頻率已趨於飽和，即使是采用高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）調製或各種多址技術擴大通信係統的容量，提高頻譜的利用率
，也無法滿足未來通信發展的需求
，因此實現高速
、寬帶的無線通信勢必向微波高端頻段開發新的頻譜資源。毫米波頻率範圍為30GHz～300GHz，由於其波長短、頻帶寬、波束窄、保密性好、傳輸質量高、全天候通信等特點
，可以有效地解決高速寬帶無線接入麵臨的許多問題，因而在短距離通信中有著廣泛的應用前景。

目(mu)前(qian)，毫(hao)米(mi)波(bo)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)主(zhu)要(yao)應(ying)用(yong)於(yu)地(di)麵(mian)上(shang)的(de)點(dian)對(dui)點(dian)通(tong)信(xin)和(he)衛(wei)星(xing)通(tong)信(xin)或(huo)廣(guang)播(bo)係(xi)統(tong)。其(qi)中(zhong)，地(di)麵(mian)上(shang)的(de)點(dian)對(dui)點(dian)毫(hao)米(mi)波(bo)通(tong)信(xin)一(yi)般(ban)用(yong)於(yu)對(dui)保(bao)密(mi)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)的(de)接(jie)力(li)通(tong)信(xin)。毫(hao)米(mi)波(bo)本(ben)身(shen)就(jiu)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)隱(yin)蔽(bi)性(xing)和(he)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)
，同(tong)時(shi)由(you)於(yu)毫(hao)米(mi)波(bo)在(zai)大(da)氣(qi)中(zhong)的(de)衰(shuai)減(jian)和(he)使(shi)用(yong)小(xiao)口(kou)徑(jing)天(tian)線(xian)就(jiu)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)極(ji)窄(zhai)的(de)波(bo)束(shu)與(yu)很(hen)小(xiao)的(de)旁(pang)瓣(ban)

，所(suo)以(yi)對(dui)毫(hao)米(mi)波(bo)通(tong)信(xin)的(de)截(jie)獲(huo)和(he)幹(gan)擾(rao)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)。

■ 頻譜共享技術

頻(pin)譜(pu)共(gong)享(xiang)技(ji)術(shu)主(zhu)要(yao)是(shi)在(zai)不(bu)改(gai)變(bian)現(xian)有(you)頻(pin)譜(pu)分(fen)配(pei)的(de)架(jia)構(gou)下(xia)
，為(wei)多(duo)種(zhong)業(ye)務(wu)在(zai)有(you)限(xian)的(de)頻(pin)譜(pu)內(nei)提(ti)供(gong)頻(pin)譜(pu)動(dong)態(tai)接(jie)入(ru)的(de)機(ji)製(zhi)
，包(bao)括(kuo)基(ji)於(yu)業(ye)務(wu)的(de)頻(pin)譜(pu)避(bi)讓(rang)機(ji)製(zhi)、基(ji)於(yu)位(wei)置(zhi)和(he)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)的(de)智(zhi)能(neng)頻(pin)譜(pu)選(xuan)擇(ze)機(ji)製(zhi)等(deng)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)不(bu)同(tong)業(ye)務(wu)的(de)共(gong)存(cun)，實(shi)現(xian)多(duo)個(ge)認(ren)知(zhi)用(yong)戶(hu)協(xie)同(tong)工(gong)作(zuo)
，進(jin)而(er)提(ti)供(gong)良(liang)好(hao)的(de)用(yong)戶(hu)體(ti)驗(yan)和(he)高(gao)效(xiao)的(de)頻(pin)譜(pu)利(li)用(yong)率(lv)。

目前，發展最為迅速的頻譜共享技術就是認知無線電技術。認知無線電又被稱為智能無線電
，它以靈活、智能
、可重配置為顯著特征
，通過感知外界環境並使用人工智能技術從環境中學習，有目的地實時改變某些操作參數（比如傳輸功率、載波頻率和調製技術等），使其內部狀態適應接收到的無線信號的統計變化
，從而實現任何時間

、任何地點的高可靠通信以及對異構網絡環境有限的無線頻譜資源進行高效利用。認知無線電的核心思想就是通過頻譜感知（Spectrum Sensing）和係統的智能學習能力，實現動態頻譜分配（DSA：dynamic spectrum allocation）和頻譜共享（Spectrum Sharing）。

認(ren)知(zhi)無(wu)線(xian)電(dian)中(zhong)
，次(ci)級(ji)用(yong)戶(hu)動(dong)態(tai)地(di)搜(sou)索(suo)頻(pin)譜(pu)空(kong)穴(xue)進(jin)行(xing)通(tong)信(xin)，這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)稱(cheng)為(wei)動(dong)態(tai)頻(pin)譜(pu)接(jie)入(ru)。在(zai)主(zhu)用(yong)戶(hu)占(zhan)用(yong)某(mou)個(ge)授(shou)權(quan)頻(pin)段(duan)時(shi)，次(ci)級(ji)用(yong)戶(hu)必(bi)須(xu)從(cong)該(gai)頻(pin)段(duan)退(tui)出(chu)，去(qu)搜(sou)索(suo)其(qi)他(ta)空(kong)閑(xian)頻(pin)段(duan)完(wan)成(cheng)自(zi)己(ji)的(de)通(tong)信(xin)。

■ 大規模MIMO（Massive MIMO）

5G的飛速發展要求網絡必須解決容量限製
，以及一些現有通信係統中存在的挑戰，諸如網絡的可靠性


、覆蓋率
、能效性和延遲性等。大規模MIMO（多進多出）作為5G技術的一種實現方案，通過在基站收發信機（BTS）上使用大量的天線（超過64根）實現了更大的無線數據流量和連接可靠性。這種方式從根本上改變了現有標準的基站收發信機架構，現有標準隻使用了最多8根天線組成的扇形拓撲。由於擁有數以百計的天線單元
，大規模MIMOkeyishiyongyubianmajishujijiangnengliangjizhongdaomubiaoyidongzhongduanshang，congerjiangdifushegonglv。tongguobawuxiannengliangzhixiangdaotedingyonghu
，jiangdifushegonglv，tongshijiangdiduiyuqitayonghudeganrao，jinertigaole5G網絡的傳輸速度和抗幹擾性能，使得網絡能夠容納更多的用戶且具有更高的可靠性和更高的能效。

由於大規模MIMO使用了較多的天線單元，因而麵臨著一些現有網絡未遇到過的係統挑戰。比如說
，當前基於LTE或LTE-A的數據網絡所需的導頻開銷是與天線的數量成比例的。

而大規模MIMO管(guan)理(li)了(le)大(da)量(liang)時(shi)分(fen)複(fu)用(yong)天(tian)線(xian)的(de)開(kai)銷(xiao)，在(zai)上(shang)下(xia)行(xing)之(zhi)間(jian)具(ju)有(you)信(xin)道(dao)互(hu)易(yi)性(xing)。信(xin)道(dao)互(hu)易(yi)性(xing)使(shi)得(de)上(shang)行(xing)導(dao)頻(pin)獲(huo)取(qu)的(de)通(tong)道(dao)狀(zhuang)態(tai)信(xin)息(xi)可(ke)以(yi)在(zai)下(xia)行(xing)鏈(lian)路(lu)的(de)預(yu)編(bian)碼(ma)器(qi)中(zhong)被(bei)使(shi)用(yong)。其(qi)他(ta)更(geng)多(duo)實(shi)現(xian)大(da)規(gui)模(mo)MIMO的挑戰還包括：在一個或多個數量級下來確定數據總線和接口的規模以及在眾多獨立的射頻收發器之間進行分布式同步。

5G給無線電管理帶來挑戰

■ 精細化頻譜管理

隨著5G時代的到來
，頻譜資源的供需矛盾日益突出，單純依靠增加公共通信頻譜資源來解決問題的粗放式管理方式已無法滿足5G發展的需要，如何更科學地規劃和配置頻譜資源
、通過頻譜共用促進頻譜集約利用和精細化管理提升頻譜利用率，已成為無線電管理工作的重要課題。

眾所周知，無線電頻率具有時間、頻率、空(kong)間(jian)和(he)能(neng)量(liang)的(de)傳(chuan)播(bo)特(te)性(xing)，而(er)精(jing)細(xi)化(hua)的(de)頻(pin)譜(pu)管(guan)理(li)就(jiu)是(shi)采(cai)用(yong)頻(pin)譜(pu)需(xu)求(qiu)預(yu)測(ce)分(fen)析(xi)等(deng)手(shou)段(duan)，在(zai)進(jin)行(xing)頻(pin)率(lv)規(gui)劃(hua)時(shi)基(ji)於(yu)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)，綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)頻(pin)段(duan)特(te)性(xing)及(ji)用(yong)戶(hu)需(xu)求(qiu)，從(cong)理(li)論(lun)上(shang)計(ji)算(suan)頻(pin)率(lv)的(de)幹(gan)擾(rao)協(xie)調(tiao)距(ju)離(li)，從(cong)宏(hong)觀(guan)上(shang)確(que)定(ding)同(tong)頻(pin)複(fu)用(yong)方(fang)案(an)
；在進行頻率指配時

，根據用戶需要的傳輸容量及覆蓋範圍
，從理論上計算出所需的頻率範圍、發射功率、占(zhan)用(yong)帶(dai)寬(kuan)等(deng)參(can)數(shu)，並(bing)在(zai)頻(pin)率(lv)指(zhi)配(pei)文(wen)件(jian)上(shang)進(jin)行(xing)規(gui)範(fan)和(he)控(kong)製(zhi)。同(tong)時(shi)，根(gen)據(ju)已(yi)設(she)台(tai)站(zhan)的(de)情(qing)況(kuang)
，開(kai)展(zhan)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)分(fen)析(xi)，計(ji)算(suan)幹(gan)擾(rao)距(ju)離(li)，確(que)定(ding)具(ju)體(ti)頻(pin)率(lv)的(de)複(fu)用(yong)情(qing)況(kuang)

，避(bi)免(mian)同(tong)頻(pin)幹(gan)擾(rao)。這(zhe)要(yao)求(qiu)無(wu)線(xian)電(dian)管(guan)理(li)機(ji)構(gou)在(zai)頻(pin)率(lv)規(gui)劃(hua)和(he)指(zhi)配(pei)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)既(ji)“精”且“細”，從而保證無線頻譜管理的準確性和最佳性。

■網格化頻譜監測

未來，5G的發展將使城市區域電磁傳播環境變得極為複雜，電磁波的發射密集、遮擋嚴重、多徑反射
、同(tong)頻(pin)幹(gan)擾(rao)等(deng)現(xian)象(xiang)非(fei)常(chang)嚴(yan)重(zhong)，使(shi)得(de)傳(chuan)統(tong)的(de)大(da)距(ju)離(li)固(gu)定(ding)站(zhan)監(jian)測(ce)手(shou)段(duan)難(nan)以(yi)快(kuai)速(su)完(wan)成(cheng)各(ge)項(xiang)精(jing)確(que)的(de)監(jian)測(ce)任(ren)務(wu)。特(te)別(bie)是(shi)對(dui)一(yi)些(xie)需(xu)要(yao)保(bao)護(hu)的(de)重(zhong)點(dian)區(qu)域(yu)難(nan)以(yi)覆(fu)蓋(gai)到(dao)
，對(dui)各(ge)種(zhong)弱(ruo)功(gong)率(lv)信(xin)號(hao)
、突發的幹擾信號
、短持續信號等更難截獲和跟蹤定位，這對於無線電頻譜監測是一個很大的挑戰，而網格化頻譜監測成為解決這一難題的重要手段。

網格化頻譜監測係統通過合理的密集布站、全麵進行監測範圍的無縫覆蓋
，貼近各種輻射源目標，可達到對短距離通信的低功率信號、超標電磁輻射信號等的監測
；基於完善靈活的組網體係架構
，自動化的管理、控製和業務服務手段，形成智能化的無線電管控係統平台
；通過海量數據存儲，自動監測數據分析
、融合等處理技術，可在時域
、頻域、空間域、能量域全麵而詳細地掌握頻率資源和台站信息的分布與使用情況，從而為重點行業、重點區域的無線電監測與管製提供精細化、主動化的技術保障。

5G技術的發展對新時期的無線電管理提出了新的要求。我國無線電管理機構要積極研究5G技術發展趨勢，做好應對5G頻譜需求量劇增、電磁環境日趨複雜等挑戰的準備，維護良好的電波秩序
，從源頭為5G技術的廣泛應用提供保障。

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