5G网络的架构形态竟然是这样，关于5G技术的知识，你还知道哪些?

OFDM可以有效地对抗信道的多径衰落，具有成熟的多天线技术，支持灵活的频率选择性调度，这些特性使它能够高效地支撑4G的移动宽带业务。

OFDM本身也具有一些缺点，在一些特定的应用场景下，它的性能会受到限制。OFDM较高的带外泄露不利于碎片化频谱的场景，需要较大的保护带开销。OFDM对时频同步的要求造成了较大的同步信令开销，不利于大连接的物联网业务。

统一的TTI长度、CP长度、子载波间隔等参数配置不能与用户的信道环境和业务类型相匹配，在业务和信道环境差异较大的情况下，很难同时满足不同用户的需求。

一、新型多载波技术

由于未来5G应用场景和业务类型的巨大差异，单一的波形很难满足所有的需求，多种波形技术将共存，在不同的场景下发挥着各自的作用。

新型多载波应当从场景和业务的根本需求出发，以最适合的波形和参数，为特定业务达到最佳性能发挥基础性的作用。为了更好地支撑5G的各种应用场景，新型多载波的研究需要关注多种需求。

新型多载波需要能更好地支持新业务。和4G主要关注移动宽带业务不同，5G的业务类型将更加丰富，尤其是大量物联网业务将涌现，例如低成本大连接的机器通信业务，低时延高可靠的V2V业务等，这些业务对基础波形提出了新的要求。

新的多载波技术除了兼顾传统的移动宽带业务之外，也需要对这些物联网业务具有良好的支持能力。灵活性是对新型多载波的另外一个需求，在5G网络中，以人为中心的移动宽带业务和以机器为中心的物联网业务同时存在，它们之间的巨大差异性对基础波形的灵活性提出了较高要求。

新型多载波也需要具有良好的可扩展性。由于新技术和新业务的涌现，为了避免“一出现就落后”的局面，新的多载波技术需要具有良好的可扩展性，以便通过增加参数配置或简单修改就可以支撑未来可能出现的新业务。

新型多载波技术需要能够和其他技术实现良好兼容。5G的多样化需求需要通过融合新型调制编码、新型多址、MassiveMIMO和新型多载波等新技术组合来共同满足，作为基础波形，新型多载波技术需要和其他技术能够很好的结合。

1. 应用场景

低功耗大连接、低时延高可靠等物联网场景。

主要技术方案：FBMC（FilterBandMultiCarrier）技术：子载波的滤波，它放弃了复数域正交的要求，从而换取了波形时频局域性上的设计自由度，有利于更灵活的适配信道的变化，同时由于不需要CP，它减小了系统开销。

UFMC（UniversalFilteredMultiCarrier）技术：子带的滤波，使用了较短的滤波器并且没有采用OFDM中的CP方案。f-OFDM（filtered-OFDM）技术等子带的滤波，使用了较长的滤波器，并且子带内部采用了和OFDM一致的信号，处理方法，因此可以更好地兼容OFDM。

GFDM、BFDM等（EUFP75GNOW项目）这些技术的共同特征是都使用了滤波的机制，它们通过滤波减小子带或子载波的频谱泄露，放松了对时频同步的要求，避免了OFDM的主要缺点。

2. 关键技术

支持异步信号传输，减小信令开销UFMC、f-OFDM和FBMC均采用了滤波的机制，他们都具有较低的带外泄露，因此可以减小保护带开销。

由于子带间能量的隔离，子带之间不再需要严格的同步，有利于支持异步信号传输，减小同步信令开销。

支持特定的业务场景和类型在V2V或高铁场景下，信道可能呈现明显的双色散特性，并且由于车与车之间的复杂散射环境，不同设备的信道可能具有较大差异。

FBMC在这种场景下具有一定的优势，通过对原型滤波器进行适当的优化，FBMC可以更好的匹配信道特征，获得更好的性能。

支撑灵活可配的新空口f-OFDM和UFMC都可以通过子带滤波实现子带之间参数配置的解耦，因此系统资源可以根据业务的不同，划分成不同的子带，并在每个子带上配置不同的TTI、子载波间隔和CP长度，从而实现灵活自适应的空口，增强系统对各种业务的支持能力，提高系统的灵活性和可扩展性。

二、同时同频全双工技术

1. 基本原理

同时同频全双工技术（Co-timeCo-frequencyFullDuplex,CCFD）是指设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作，使得通信双方在上、下行可以在相同时间使用相同的频率，突破了现有的频分双工（FDD）和时分双工（TDD）模式，是通信节点实现双向通信的关键之一。

2. 应用场景

室内低功率低速移动场景、宏站、中继节点需要解决的关键技术问题：设备核心问题：是本地设备自己发射的同时同频信号（即自干扰）如何在本地接收机中进行有效抑制。

涉及的通信理论与工程技术研究已在业界全面展开，目前形成了空域、射频域、数字域联合的自干扰抑制技术路线，20MHz带宽信号自干扰抑制能力超过了115dB。

空域自干扰抑制主要依靠天线位置优化、空间零线波束、高隔离度收发天线等技术手段实现空间自干扰的辐射隔离；射频域自干扰抑制的核心思想是构建与接收自干扰信号幅相相反的对消信号，在射频模拟域完成抵消，达到抑制效果；数字域自干扰抑制针对残余的线性和非线性自干扰进一步进行重建消除。

需要解决的关键技术问题：组网同时同频全双工释放了收发控制的自由度，改变了网络频谱使用的传统模式，将会带来网络上用户的多址方式、无线资源管理等技术的革新，需要与之匹配高效的网络体系架构。

业界普遍关注和已经初步研究的方向包括：全双工基站与半双工终端混合组网的架构设计、终端互干扰协调策略、全双工网络资源管理、全双工LTE的帧结构仿真条件：9对频点反向复用，将特定空间划分成9个区域，并为每个区域分配了特定频率对。

仿真结果：随着用户数的增加，频率被反向复用的概率增加，全双工载波利用率相对半双工提升明显；在干扰容限允许的条件下，空间大粒度区域划分更有利于全双工网络频谱效率的增加。

3. 全双工的应用前景

全双工技术的实用化进程中，尚需解决的问题和技术挑战包括：大功率动态自干扰信号的抑制多天线射频域自干扰抑制电路的小型化、全双工体制下的网络新架构与干扰消除机制。

三、5G网络关键技术

1.5G网络发展趋势

未来5G网络将向性能更优质、功能更灵活、运营更智能、网络生态更友好的方向发展。

2. 网络性能更优质

5G网络将提供超高接入速率、超低时延、超高可靠性的用户体验，满足超高流量密度及超高移动性的接入要求。

3. 网络功能更灵活

5G以用户体验为中心，支持多样的移动互联网和物联网业务需求。在接入网，5G网络将支持基站的即插即用和自组织组网，实现易部署、易维护的轻量化接入网拓扑。在核心网，网络功能在演进的分组核心网（EPC）基础上进一步简化与重构，提供高效灵活的网络控制与转发功能。

5G网络呈现出“一个逻辑架构、多种组网架构”的形态。5G网络通过分片技术，从统一的基础架构出发，可按需构建不同的逻辑网络实力。

不同的网络分配实现逻辑的隔离，每个分片的拥塞、过载、配置的调整不影响其他分片。不同分片中的网络功能在相同的位置共享相同的软硬件平台。5G网络将向性能更优质、功能更灵活、运营更智能、网络生态更友好的方向发展。

5G网络将全面提升智能感知和决策能力，通过对地理位置、用户偏好、终端状态和网络上下文等各种特性的实时感知和分析，制定决策方案，实现数据驱动的精细化网络功能部署、资源动态伸缩和自动化运营。

网络生态更友好：5G将以更友好和开放的网络面向新产业生态和垂直行业。通过网络能力开放，向第三方提供灵活的业务部署环境，实现与第三方应用的友好互动。5G网络能够提供按需定制服务，刺激业务和网络创新环境，提升网络服务价值。

5G网络设计原则：为了应对5G需求和场景对网络提出的挑战，并满足5G网络优质、灵活、智能、友好的整体发展趋势，5G网络需要通过基础设施平台和网络架构两个方面的技术创新和协同发展，最终实现网络变革。