面向5G通信的射频关键技术研究

黄德义



面向5G通信的射频关键技术研究

黄德义

中兴通讯股份有限公司，广东 惠州 518000

为了推动5G类型通信技术的良好发展，技术人员需要掌握射频类型通信技术的要点，根据5G类型通信技术实际发展情况制定相关研究方案。现阶段，第五代移动通信系统是当前移动领域中的重点研究内容。世界各国为了占据移动通信技术领域的前位，开展了各项针对5G通信系统的研究。

5G通信；射频关键技术；研究

当前，在移动通信中，使用较为普遍的依旧是4G通信信号。与以往移动通信技术相比较，4G在一定程度上提升了移动通信质量，增加了移动通信系统功能。然而新生的通信系统并不是单一的新型技术研究内容，而是在前几代通信技术的基础上形成的，5G通信技术也是整合多项技术发展起来的。从当前情况来看，5G通信技术目前还处于研发阶段，需要进一步研究。

1 5G通信关键技术

1.1 大规模MOMO技术

大规模MOMO技术是在系统内实行大规模的天线列阵。也就是说，在系统内增加天线，利用增多的方式传输信号，循环使用系统空间，目的在于提升射频效率，增加其稳定性。

1.2 同频全双工技术

在大多数技术中，同频全双工技术对5G通信产生的效果最明显。这一技术被人们称为最具备发展潜力的技术之一。在5G通信技术开发期间，通过应用同频全双工技术来优化无线频谱资源，以此为移动通信的研究工作提供有利依据。

1.3 高密度网络

随着移动通信技术的发展，无线网络成为了人们日常生活中不可缺少的一部分。无线网络逐渐呈现综合化、多元化以及智能化发展方向。因此，在开发5G通信技术期间，可以将高密度网络引进网络部署中，以此增长网络通信数据流量，为5G移动通信研究工作的开展提供支持。

1.4 毫米波频段通信技术

一般来讲，先进的移动通信系统都离不开频谱资源的支撑。在移动通信域中，作为先进技术的第五代移动系统，也需要加大频谱资源的开发力度。其中，毫米频段通信技术的出现，可以满足这项工作需求。相信在未来，毫米波频段通信技术必定成为重点研究技术之一。

1.5 终端直通类型的技术

要想提升通信系统整体质量，可以采取多种方法，其中最有效的方法是合理优化现有的通信系统。为了实现这一目的，在5G通信技术中可以使用终端直通技术。通过应用这一技术，在一定程度上能够简化通信技术程序，使通信用户在使用中绕开基站设备，直接在终端设备中获取信息资源。这样一来，不但可以降低通信系统中通信设备的工作压力，还可以提升信息传输效率。

2 面向5G通信的射频关键技术分析

2.1 大规模MIMO技术

MIMO技术，也被称为天线技术。由于该技术性能良好，目前已被广泛应用于各种无线通信系统中，比如Wi-Fi。一般来讲，天线越多，通信系统频谱效率和传输速度的稳定性就越高。大规模MIMO技术需要将大量天线配置到基站内。这些天线主要是由价格较低的天线组件实现，能够减少大规模MIMO技术的成本。将天线放置在基站内的目的是为了开拓空间，提升5G通信的频谱效率。将通信波束放入规定区域中，以免受到不良因素的影响。

2.2 同频全双工通信技术

5G通信射频的关键技术之一是同频全双工通信技术。这一技术能够采集频谱资源，为5G技术提供更多的资源。传统移动通信技术主要是用TDD或者FDD双工方式来采集频谱资源。这种方式较为单一，无法满足第五代移动通信系统的发展需求。因此，同频全双工通信技术应运而生。

5G移动通信技术的研究，主要以无线通信技术的发展和完善为主。经过几十年发展，无线通信技术取得了明显进步。不过，现有的无线通信系统还不符合数据信息获取需求，网络堵塞问题的存在和频谱稀缺有着直接的关系。所以，第五代移动通信系统主要使用同频全双工通信技术。这项技术能够更好地获取射频资源，提升网络数据效率。

同频全双工技术的使用方法是利用同频段同时接收。不仅可以提高无线频谱资源利用率，而且还可以提升通信速度，最大限度发挥移动通信系统性能。从当前情况来看，同频全双工通信技术在使用期间还存在一些问题。这些问题在开启同频段同时接收功能时，会对技术自身产生较大的干扰。所以，要想解决这项问题，可以采用射频域自干扰抵消方式。

2.3 同频全双工自干扰抵消技术

同频全双工自干扰抵消技术包括模拟域自干扰消除技术和数字域自干扰消除技术。

模拟域自干扰消除技术在遇到复杂干扰信号后，经常出现滞后现象，尤其是在无线通信网络中使用多个同频双全工收发机的时候，形成的干扰信号比较多。遇到这种情况使用模拟域自干扰消除技术也很难消除产生的自干扰信号。

数字域自干扰消除技术主要利用数字域中的消除算法来抵消采样信号。这项技术相较于模拟域自干扰消除技术，优势更大一些，也更灵活。不过，数字域自干扰消除技术还存在一些不足，时常受发射通道以及自干扰通道的影响，在遇到发射通道、自干扰等情况时，数字域自干扰消除技术无法实现信号抵消。

2.4 毫米波频段移动通信技术

2.4.1 毫米波频段移动通信技术的论述

当前，使用4G无线通信网络虽然实现了一定的使用目标，但是无线网络中的频谱资源较为拥挤，其在一些时段上经常产生数据堵塞等问题。因此，在研究5G通信技术时，毫米波段移动通信技术成为了主要的应用技术，它可以为无线通信网络提供较多的频谱资源，取得的成果较大。

2.4.2 毫米波频段移动通信系统方案

一般来讲，通信系统的整体由基带、数字处理以及射频子系统以及其它部分相互组建而成，所以在毫米波段移动通信系统中，也应根据相关指标要求制订设计方案。系统设计的重点是毫米波前端阵列，使用中频子系统，其他部分和一般的完整通信系统组成结构一样。此外，还要设置电源系统、振模块。

2.4.2 衰减大绕射能力弱的特征分析

毫米频波段技术在空气中产生的衰减程度非常大，绕射能力也比较弱。换句话讲，如果在5G通信中使用毫米波段技术，通信信号就会被各种物体阻挡，甚至连最基本的穿墙都无法实现。但是，可以根据毫米频波段这一特点，比如我的手机在使用毫米波段技术的时候信号衰减程度比较大，而其他人员在使用手机发射出来的毫米波信号衰减程度也比较厉害，因此，不需要从信号干扰处理方面进行考虑，只需要相互接近的两个终端之间保持一定间距就即可。在空气内，氧气的共振频率为60 GHz。因此，对于5G而言，选择一个60 GHz的毫米波段频能够防止相邻的两个终端信号之间产生干扰。与此同时，毫米波段技术的自身特点在一定程度上决定了其不适合在手机终端或者距离基站比较远的区域应用。

3 结语

总而言之，目前5G通信技术的研究还在发展阶段，面临多种挑战。需要5G通信技术人员不断提高自身技能，根据5G技术发展现状，提升该技术的研究质量。

[1]尤肖虎，潘志文，高西奇，等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学，2014，44（5）：551-563.

[2]李革.我国5G移动通信的关键技术与发展趋势[J]. 科技传播，2016，8（1）：157-158.

RF Key Technologies and Research for 5G Communication

Huang Deyi

ZTE Corporation, Guangdong Huizhou 518000

In order to promote the sound development of 5G type communication technology, technicians need to master the key points of radio frequency type communication technology. According to the actual development situation of 5G type communication technology, the relevant research scheme is formulated. At this stage, the 5th generation mobile communication system is currently the key research point in the mobile field. In order to occupy the top spot in the field of mobile communications technology, countries around the world have conducted research on 5G communication systems.

5G communication; RF key technology; research

TN929.5

A