面向5G通信的射频关键技术探讨

俞森吉

摘 要：随着移动通信行业的不断发展，移动数据流量持续增加，各种应用场景的不断涌现以及大量设备的连接，使得移动通信技术不断发展，5G 技术应运而生，5G 技术还处于探索和研发阶段，虽然5G通信是未来通信行业发展的方向，但当前5G通信技术还不够成熟。文章对5G移动通信技术射频关键技术进行分析和介绍，旨在提升5G通信系统的运行水平。

关键词：5G移动通信；通信技术；射频技术

5G通信技术的研究成为带来移动通信网络研究的重点，无线传输技术采用了大规模天线技术、新的编码技术与信道建模，无线接入方面也采取了新的针对不同场景的技术，在网络技术上，5G通信技术则采用了C-RAN与D2D技术，5G通信不仅在数据速度上有很大提升，更是人类能力的延伸[1]。由此可见，5G通信技术具有十分广阔的发展前景，但目前还处于发展阶段，针对当前5G通信技术研究中存在的各种问题，还需要不断创新，继续深入，探索研究更多新技术，确保5G通信系统更加稳定、高效。5G通信中的射频关键技术主要包括两个方面，一个是同频全双工通信技术，另一个是毫米波频段移动通信技术。

1 5G通信技术

5G通信技术是移动通信领域的一次变革，是在4G移动通信技术基础上发展起来的一种全新通信技术，相比于4G传输，5G的传输效率更高，其覆盖范围更广，而且传输延时和用户体验也比4G技术更高。在当前的移动通信网络中，各种业务和数据的传输基本都是通过无线传输方式实现的，5G通信技术的传输效率和传输质量都大大提升，能够满足未来大规模数据的传输。而且5G通信技术可以和其他的技术相互融合，实现无缝对接，从而进一步提高5G通信技术的应用水平。从当前5G通信技术的研究现状可以看出，5G通信技术的优势十分突出，（1）5G通信系统可以实现交互和协作。对于5G通信系统而言，由于技术水平有了很大提升，因此可以实现多点和多用户协作，多点和多用户协作的网络组织是5G通信系统独特的优势，与其他的通信系统相比，其优势十分明显，这也使得网络组织系统的整体性能的提升成为可能。（2）5G通信系统应用了较多的高端频谱，使得业务数据和信息资源的传输效率更高，传播速度更快，但是高端频谱的穿透能力有限[2]，因此还是需要有线和无线的组合，两种技术实现互补，提高移动通信效率。

5G通信系统中，网络架构是一个十分重要的方面，5G网络将多种网络进行融合，不仅仅包括了原来的蜂窝网络、WiFi网络，还进一步扩了大相互匹配的大规模多天线网络无线传感器网络，5G通信系统将这些网络和设备都连接起来，进行统一管控，以超快的速度以及超低的时间延迟对整个网络中的信息交互进行控制。4G通信向5G通信的转换，将成为移动通信领域的一次全面变革。当前国内外对5G通信技术的研究都越来越深入。

2 5G通信中的射频关键技术

2.1 同频全双工技术

同频全双工技术在通信领域中受到的关注程度很高，从当前的发展趋势来看，该技术得到了行业内的广泛关注和认可，利用该技术可以实现在相同频谱上，同时接收信号和发射信号，从而大大提高了通信的效率，减少能耗。与传统的TDD和FDD方式相比较而言，这种技术可以使得频谱效率提高一倍以上，而且可以突破传统技术中的品牌资源的使用限制问题，使得频谱资源的利用更加灵活。但需要注意的是，全双工技术对抗干扰能力的要求较高，必须要加强对抗干扰技术的研究，尤其是在多组天线以及组网的情况下，干扰较为严重，该技术应用的难度也比较大。另外，同频全双工通信技术发展过程中面临的另一个技术方面的挑战就是要如何支持MIMO系统，以前的MIMO系统是多天线系统，在发展的过程中如果想要消除同频双工通信过程中的自干扰信号，其复杂程度是很高的，天线的数量越多，复杂程度越高。

对于同频全双工通信技术而言，同频全双工的自干扰抵消技术具有十分重要的意义，同频全双工通信过程中干扰的消除方法目前主要有两种，一种是数字域的自干扰消除，一种是模拟域的自干扰消除[3]。前者指的是通过ADC来采集终端信号，然后可以在数字域中对干扰进行抵消，采用自干扰抵消算法进行抵消，也可以将需要抵消的信号经过数模转化形成模拟信号，然后通过附加的发射通道，将信号调制到射频，对自干扰信号进行消除。对模拟域中的自干扰进行消除的时候，主要采用射频电路合成干扰信号的等幅反向信号的方式进行消除，对于一些相对比较复杂的情况，模拟域中的信号消除难度较大。数字域的自干扰信号的消除比模拟域的自干扰信号的消除要灵活、简单得多，但是数字域中自干扰信号的消除会受到多种因素的影响，比如接收通道、自干扰通道、发射通道等，都会对数字域中的信号的自干扰消除效果产生影响。所以模拟域中的自干扰信号的消除还是具有十分重要的作用的，在同频全双工通信技术的应用过程中具有重要地位，可以确保自干扰信号在进入接收机之前的强度与接收信号的强度保持一致，避免接收机在接收信号的过程中出现饱和状态。

2.2 毫米波频段移动通信技术

高网络容量、高传输速率是5G移动通信技术的基本要求，在实现这两个要求的时候必须要求5G移动通信网络具有较多的频谱资源。当前低频谱以下的频谱已经逐渐趋于饱和状态，因此使得低频段的频谱资源变得越来越稀少，与低频谱相对应的是高频谱，高频段有十分丰富的频谱资源，能够使得无线通信技术得以实现，而且也能够完全实现5G移动通信系统在容量以及传输速率上的要求。当前我国正在积极加强对毫米波频段移动通信技术的研究。

目前毫米波频段移动通信技术还没有一个相对统一的设计标准，无论是国内还是国外，毫米波频段移动通信技术的研究都还处于起步阶段，以5G移动通信技术为目标和导向对毫米波频段移动通信技术进行研究是一个重要的方向，在这种背景下，可以将通信系统分为几个部分，分别是射频子系统、基带、数字处理、其他辅助部分。在结构上，毫米波频段移动通信系统必须要额外采取一定的措施，才能实现系统对系统的优化，因为对中频子系统与毫米波频段进行了分析，毫米波前端中的无线网络不论在设计上还是实施过程中都比较复杂，因此在对电路进行安装的时候经常会遇到各种问题，另外这个阶段的参数也十分敏感，必须要处于稳定变化的环境中。与其他频段的信号相比较而言，毫米波频段的波长比较短，因此在对天线进行设计的时候，天线的尺寸应该要小于中频系统电路的尺寸（见表1），而且不能将天线置于同一个环境中，以防对天线阵列产生不良影响。

3 结语

综上所述，随着社会的进步与科学技术的不断发展，人们对通信技术的要求也越来越高，5G移动通信技术的出现，使得移动通信系统的功能越来越完善，5G移动通信技术在性能覆盖、系统安全、传输延时等方面都有显著的提高，本文通过对同频全双工自干扰抵消技术、毫米波频段移动通信系统方案进行分析与介绍，希望借此加深对5G移动通信技术的研究。

[参考文献]

[1]宋刚.面向5G移动通信技术的射頻关键技术研究[J].中国高新技术企业，2017（8）：17-18.

[2]吕晨光，金会彬，王猛.面向5G通信的射频关键技术[J].科学与信息化，2017（4）：30-32.

[3]兰琨，王玫.面向5G通信的射频关键技术分析[J].建筑工程技术与设计，2017（22）：3606.