關(guān)于5G通信技術(shù)，你了解多少？

移動通訊自20世紀80年代誕生以來，經(jīng)過了三十多年的爆發(fā)式增長，已經(jīng)成為連接人類社會的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)。隨著4G進入規(guī)模商用階段，面向2020年及未來的第五代移動通訊，已成為全球研發(fā)的熱點。

??第五代移動通信技術(shù)（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，簡稱5G或5G技術(shù)）是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，也是即4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統(tǒng)之后的延伸。其性能目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。

??5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

??5G（第五代移動通信技術(shù)）的三大應(yīng)用場景主要是eMBB(增強移動帶寬)，uRLLC(高可靠性低延時通信)，mMTC(海量通信)。5G彌補了4G技術(shù)的不足，在連接速度、系統(tǒng)容量、連接數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)延時等方面有了大幅度的提升，它的目標是真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。

??根據(jù)3Gpp的規(guī)劃，5G有兩種組網(wǎng)模式——SA(Standalone獨立組網(wǎng))和NSA(Non-Standalone非獨立組網(wǎng))。獨立與非獨立在于是否利用4G技術(shù)設(shè)施進行部署，SA組網(wǎng)模式需要新建全套5G基礎(chǔ)設(shè)施，而NSA組網(wǎng)會使用部分4G基礎(chǔ)設(shè)施。

??NSA組網(wǎng)目前主要流行的是Option3X和Option7兩種方案，Option3X和Option7都是以4G基站eNodeB作為控制錨點，即eNodeB傳輸UE和核心網(wǎng)間的控制信令，而在NSA模式下，5G基站gNB不傳輸UE和核心網(wǎng)間的控制信令（4G基站和5G基站都需要傳輸用戶面數(shù)據(jù)）。

??兩種方案的區(qū)別在于：Option3基于4G EPC（Evolved Packet Core，分組核心網(wǎng)）部署，而Option7基于5GC（5G Core，5G核心網(wǎng)）部署。在5G核心網(wǎng)沒有部署的情況下，通常NSA指的是Option3X。

??SA的終極目標則是Option2，即獨立的5G基站gNB，和獨立的5G核心網(wǎng)5GC，支持eMBB,mMTC,uRLLC場景，便于拓展垂直行業(yè)。網(wǎng)絡(luò)簡單，但全新建周期。

??如下圖分別是Option3，Option7，Option2的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。

NSA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖之一

SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖之一

??5G關(guān)鍵技術(shù)

??5G通信性能的提升不是單靠一種技術(shù)，需要多種技術(shù)相互配合共同實現(xiàn)。關(guān)鍵技術(shù)大致分為無線傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩類。

??1）無線傳輸技術(shù)

??·大規(guī)模MIMO技術(shù)：基站使用大規(guī)模天線，波束窄，指向性傳輸，高增益，抗干擾，提高頻譜效率；

??·非正交多址技術(shù)：NOMA、MUSA、PDMA、SCMA等非正交多址技術(shù)，進一步提升系統(tǒng)容量。支持上行非調(diào)度傳輸，減少空口時延，適應(yīng)低時延要求；

??·全雙工通信技術(shù)：是一項通過多重干擾消除實現(xiàn)信息同時同頻雙向傳輸?shù)奈锢韺蛹夹g(shù)，有望成倍提升無線網(wǎng)絡(luò)容量；

??·新型調(diào)制技術(shù)：濾波器組正交頻分復用，支持靈活的參數(shù)配置，根據(jù)需要配置不同的載波間隔，適應(yīng)不同傳輸場景；

??·新型編碼技術(shù)：LDPC編碼和polar碼，糾錯性能高；

??·高階調(diào)制技術(shù)：1024QAM調(diào)制，提升頻譜效率。

??2）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

??·網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)：基于NFV和SDN技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化，對不同用戶不同業(yè)務(wù)打包提供資源，優(yōu)化端到端服務(wù)體驗，具備更好的安全隔離特性。

??·邊緣計算技術(shù)：在網(wǎng)絡(luò)邊緣提供電信級的運算和存儲資源，業(yè)務(wù)處理本地化，降低回傳鏈路符合，減小業(yè)務(wù)傳輸時延。

??·面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)：5G的核心網(wǎng)采用面向服務(wù)的架構(gòu)構(gòu)建，資源粒度更小，更適合虛擬化。同時，基于服務(wù)的接口定義，更加開放，易于融合更多的業(yè)務(wù)。

??5G模組高頻信號射頻前端設(shè)計難點技術(shù)分享

??相對于4G，5G給射頻前端挑戰(zhàn)是多方面的，首先體現(xiàn)在帶寬上。眾所周知，受限于LTE本身的特性，LTE帶寬最高只有20M，但到了5G，帶寬可達100M，到了毫米波更能達到400M，也就是說單個信道甚至需要支持400兆的帶寬。

??從射頻前端的角度來說，這個難度對5G模組的設(shè)計是相當相當大。在頻率上5G頻段分為sub6G和毫米波，頻率范圍為FR1(450MHz-60000MHz)，F(xiàn)R2(24250MHz-52600MHz)，在450-3GMhz是比較容易，但從3GHz-6GHz，24GHz-52GHz的設(shè)計上，就非常難了。在這些頻段設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到一個很困擾的問題——就是在3GHz-6GHz，24GHz-52GHz頻段會出現(xiàn)很大的路損。其產(chǎn)生的根本原因主要有幾點導致，第一點是過孔導致，第二原因則是阻抗的不連續(xù)性，第三個是饋線和接口的頻率范圍導致。

??1）過孔

??在高速，高密度的設(shè)計時，設(shè)計者總是希望過孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線空間，此外，過孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路。

??過孔在傳輸線上表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)的斷點，會造成信號的反射，并且過孔產(chǎn)生的問題更多的集中于寄生電容和電感的影響。過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間，降低了電路的速度，過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會削弱旁路電容的貢獻，減弱整個電源系統(tǒng)的濾波效用。

??2）阻抗的不連續(xù)性

??單個過孔雖然也會導致阻抗的斷點產(chǎn)生，導致不連續(xù)性，但產(chǎn)生阻抗不連續(xù)性更嚴重的則是疊層和匹配電路導致。由于設(shè)計過程中，如果過孔比較小，參考疊層的選取導致微帶線過細，而在模組內(nèi)部微帶線經(jīng)匹配電路的焊盤變大后，又經(jīng)過匹配電路變細，這在低頻信號設(shè)計過程中，影響微小，但在高頻信號中，會直接導致阻抗的不連續(xù)性產(chǎn)生，并且頻率越高，路損越大。

??因此設(shè)計過程中，要確?？讖?，微帶線，匹配電路焊盤與參考地的連續(xù)性，并且避免過孔過大而帶來的寄生電容和電感的影響。

??3）饋線和接口的頻率范圍

??往往模組設(shè)計好后在實際測試過程中也會遇到路損很大。另外的一個原因是饋線和接口端子的問題。市面上選擇的往往是普通饋線和接口端子，一般都是3Ghz以下的饋線和端子。所以在5G的設(shè)計過程中，需將饋線和接口端子都換成6GHz以上，如果涉及到毫米波，需適配毫米波頻段的饋線和接口端子