5G时代的无线宽带新技术

　　5G时代到来后，无线宽带技术将会外圈呈现为外圈是5G的性能，内圈是4G的性能。5G相比于4G用户体验提高了10倍，频谱效率提高了3倍，移动性提高了3倍，可以支持高铁(注：高铁时速500公里);无线接口延时减少90%(不高于1毫秒)，能够支持高速公路时速200公里的汽车避免碰撞;连接密度提高了10倍，要做到1平方公里内可以有100万个传感器可以上网，支持大规模的物联网;能效提高了100倍、流量密度提高了100倍、峰值速率提高了30倍。

5G的性能为何比4G高很多?

　　根据香农定理，要提高网络的容量，无非是增加基站数(蜂窝变密)、增多天线数(空分复用)、增加带宽(更多的带宽资源)、增加信噪比。大规模的天线是增加天线数，超密集组网是增加基站数，全频谱接入是增加带宽，新型多子接入是增加信噪比。当然，还有更多的技术来支撑5G的发展。

多输出多输入(MIMO)天线

　　我们用空分的办法，用波束赋形一根天线可以对一根终端，目前已经做到天线阵列、智能天线等可以波束赋形，已经有64根天线商用了，128根的已经在4G里得到应用，有的企业还做到256根天线。所以，大规模的天线是支撑5G，使5G的容量大幅度提升的最主要的技术。

全双工

　　过去我们的双工有时分双工、频分双工，现在要全双工，即同频同时。同频同时的一个大问题是自干扰(自己会串扰到自己这里来)，解决的办法是在发送端通过调整时延和衰减来抵消掉串扰。这是在模拟口的，也可以落到数字口来抵消这个干扰。如果能够把同频、同时，全双工的干扰抵消，容量就可以提高1倍。

超密集组网

　　我们现在是靠加大蜂窝的密度，但是往往在蜂窝中心的用户体验比较好。在蜂窝边缘的体验不好。所以我们希望使用分布式的天线，这样就可以解决蜂窝边缘体验不好的问题。但是此时各个天线之间带来了很多的干扰。怎么办?把所有的天然干扰都测试下来，通过大数据分析让它们产生抵消。这样一来，理论上只要把干扰都抵消干净，移动通信的容量就是无限大的了(注：当然实际上不可能做到这么完美)，通常容量能够提高2个量级。

　　因此，我们通过高密集的组网、分布式的多天线等进行联合的数据发送，可以将其他基站的干扰变成有用信号，提升单用户的吞吐率和系统的频谱效率。

TDD是5G的主要模式

　　另外，5G需要用到很多带宽，这么高的峰值，带宽频谱需要很宽，工作频率要到6GHz和70GHz，这么高的频段是很难找到成对的频率的，因此，TDD是5G的主要模式。我们可以看到在天线、业务、频谱、网络上面，TDD都显示出优点，天线上的上下行的信道是一个频率。

　　另外，在业务上，TDD可以做到上下行的不对称分配，可以比较灵活地适应需要。频谱上容易安排双工。既然是TDD，它可以适应碎片化的频率，可以灵活组网。当然，要利用这些优势需要有一些技术来支撑。

　　原来在4G的时候，TDD上下行是分在两个子帧里的，现在为了减少时延，必须把它安排在一个子帧里，即自包含的子帧里，这样就可以做到低时延。

5G要低频谱接入

　　MWC2015(世界无线电大会)通过了一个频率是1.4~1.5GHz的方案，其它的还没有定，留在2019年定。2016年7月，FCC(美国联邦通讯委员会)批准了5G的频率，工作在28GHz、37GHz、39GHz，以及64GHz到71GHz频段。2016年11月，欧盟发布了5G频率，低频段是3.4~3.8GHz，还有广播及现在电视用的牌照，也拿出来给移动通信用。高频段，有24~28GHz，31~33GHz，40~43GHz。总之，5G已经扩展到毫米波频段了。

　　目前，中国只安排了3.4~3.6GHz(还是很窄的，只有200M)。所以，中国的5G的频率面临着很大的挑战。

注：本文根据2017年3月23日南京“2017中国半导体市场年会第六届中国集成电路产业创新大会”上邬贺铨院士的演讲整理。