5G通信射频关键技术研究分析

林厚忠

摘要：目前我国普遍使用的远程电子通信技术就是第四代移动通信技术即4G，而5G技术就是第五代移动通信技术，相比于4G技术，5G技术无论从科技的含量还是实用性的角度都有重大性的突破，例如4G技术的下载速度是以MB为单位而到了5G技术传输速度是以GB为单位，虽然目前5G技术已经诞生，但是进入商业推广阶段还是需要进一步的研究和实验，5G通信技术的关键是射频技术，因此本研究详细地分析了射频技术的三大关键点，以推动5G技术早日普及。

关键词：5G通信射频技术三大技术

引言

通信技术可以分为有线通信技术和无线通信技术，贝尔最早发明的电话就是有限通信技。，因为传播介质的不同，有线通信的传输速度要远大于无线通信的传输速度。目前无线通信普及的4G技术理论速度是150Mb/s但是光纤电缆的传输速度是26Tbp/s，从Mb/s到Tb/s是一个重大的突破，由此看来5G技术的诞生则让无信通信速度得到了最大的提升。本研究通过研究关键的射频技术以推动来实现5G技术的早日普及。

1分析大规模MIMO技术

MIMO的全称是Multiple-Input Multiple-Output，通俗来讲就是运用多个发射天线和接受天线充分利用空间的优势来改善信号接收的情况，MIMO技术早在1908年的时候马可尼被提出来，在上世纪九十年代被应用于无线电通信技术上，到了二十世纪初正式推出有MIMO技术的通信产品，而我们现在所讲的大规模MIMO技术则是SG通信射频技术的一个关键点，相比于传统的MIMO技术，它使用了大规模的天线列阵，大规模的MIMO技术能够充分利用空间的特点就是提高空间的利用率，利用大规模的天线阵列实现多用户波束智能赋型，并提升波束本身的定向性，将明显提升空间分辨率，提高了波束本身的定向性就能够使波束更好地到达用户的通信设备中，降低对其他用户通信设备的影响，这样子就能够有效地提高效率和功率，但是这个大规模的MIMO技术也存在一定的缺陷，缺陷就是需要大量的资金建收发天线，此外在空间的利用方面也存在问题。因此这个技术的关键是要解决好射频系统的设计问题，如果能够解决射频系统的问题就能够在最小的空间布置规模最大的MIMO技術并能够使用最少的资金去进行技术维护。

2同频双全工技术

在这三个关键技术中同频双全工技术是最为核心的组成部分，同频双全工技术又称为同时同频双全工技术其英文名称为Cofrequency Co-time Full Duplex，从这个技术名称的层面方面去理解这个CCFD技术就是无线的通讯设备上可以在相同的时间，相同的频率，发射和接收无线信号。我们目前4G技术使用的是FDD和TDD的双全工技术，这两个技术都是大同小异都属于LET的分支。FDD是频分双工技术是在两个不同频段进行信息的传递，TDD是时分双工技术是在同一个频段不同时间间隙进行信息的传递，两种双全工技术都是为了防止邻近的发射机和接收机传声干扰而设计。为了提高5G通信技术的信息传递速度要利用更多的频谱资源，TDD和FDD这两种传统的技术所提供的频谱资源不能够满足5G通信技术，所以为此要使用更加先进的CCFD技术挖掘更多的频谱技术，从而提高5G通信技术的信息传递速度，但是这个技术还在进行实验的阶段，因为这个技术他不能够全面地促进5G通信系统，这个技术存在着一个缺陷就是无法避免临近收发射机的巨大干扰，与之相比的TDD和FDD，它们虽然不能够挖掘足够多的频谱资源，但是它们成功地避免了临近收发射机的干扰，由此看来要使这个技术从实验阶段转到实用阶段就要解决干扰问题，为此研究人员主要使用两种方式来解决干扰问题，这两种方法是分别是模拟域自干扰技术和数字域自干扰技术，模拟域自干扰技术就是在射频电路中，他自己本身也能够产生一种干扰信号，而这种干扰信号刚好和临近收发机的干扰信号相互抵消从而实现消除干扰的作用，这种技术运用于当产生的干扰比较单一简单的情况下，但实际的应用中产生的干扰比较复杂多样，在这种情况下使用数数字域自干扰技术会比较好，这种技术的原理就是用ADC采集同频全双工收发机接收端信号的基础上，借助消除算法消除自干扰信号，所以面对复杂多样的干扰信号，数字域自干扰技术可以从多个环节产生干扰信号从而抵消掉临近收发机的干扰信号，可是数字域自干扰技术也有不足的地方就是这个技术自身存在着极大的局限性，例如运用该技术需要用特定的发射通道，所以在日后的研究中还需要对这两种方法加以优化改进，才能够让CCFD技术从实验阶段转到实用阶段。

3毫米波频段技术

毫米波频段技术也是5G技术传输速度快的秘诀之一，我们都知道通讯设备有两种形式一种是有线一种是无线，有线的通信技术的信息传递速度比起无线的信息传递速度要快得多，原因在于传播的介质问题，波在有线电缆中传播速度要远大于在空气中的传播速度，所以有线信息传递速度是远大于无线信息传递速度，但是实际上无线通信更方便在日常生活中更普及，所以5G技术的快速传输特点弥补了有线和无线之间的差距。我们根据一个基本的物理公式光速一波长+频率可以知道，频率越高的波，它信息传递速度的就越快，在无法改变介质的情况下唯有使用频率更高的波进行信息传播，这也就是5G技术的核心思想，我们现在所使用的4G无线通讯技术它的波的频率最高可以达到的2635MHz而5G所使用波的频率是30-30GMHz，根据频率与波长成反比我们可以知道，5G所使用的波的长度非常短我们也称之为毫米波。运用辨证分析来看这个技术，毫米波确实使拥有高速的信息传递，可是频率越高的波，它绕开障碍物的能力就越弱。例如激光笔的光线频率是十分高的，如果用手挡住激光笔，激光笔是无法照到手后面的位置，而声波的频率比较低，它绕开障碍物的能力比较强，所以两个人即使隔着东西在说话彼此双方也能够听见。为了解决这个毫米波的缺点，就研发了毫米波频段技术，使用毫米频波段的这一特征拉近不同终端之间的距离，空气中氧气的共振频率通常为60GHz，以此为依据，5G通信系统选择60GHz毫米波频段，能够有效避免终端信号干扰的问题。使用这种技术就意味着不能够大范围的整体覆盖塔，因为越靠近塔信号越强，但是越远离塔信号就越弱，这就不能保证各个地区都能够接受到比较好的信号，所以要使用小范围的微型基站并且室内室外都要装上这样子能够保证在任何地区的电子设备都能够接受到最好的信号。毫米波通信技术能够整合MIMO技术实现多波束赋型，可以提供良好的空间分辨率，有效提升了频谱使用效率，这也意味着MIMO技术在这三类技术中是基础，十分重要。

4结束语

4G技术在我国内已经十分成熟并且已经得到了普及，为了追求更快更好的信息传递速度，SG技术的研发是势在必行的。目前5G技术已经诞生了，但是它距离商业化普及还有一段时间，因为从本研究的技术分析可以看出SG通信射频的三个关键技术都各自存在着极大的局限性，它们只适合在实验室里面使用，这些局限性阻碍着5G技术商业化的普及，这些局限性还要靠工作人员去不断地优化和调整才能够让5G技术成熟起来。

参考文献

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[2]张春旺，陈周天，刘宏宇，刘欣贺.面向5G通信射频关键技术研究.[J].通讯世界，2017 （20）：74-75