分析面向5G通信的射频关键技术

面向5G通信的多射频天线设计随着5G通信技术的推广和应用，传统的天线设计已经不能满足多频段、高速数据传输等要求，因此，研究人员对面向5G通信的多射频天线设计进行了深入探究。

在本文中，我们将对多射频天线设计进行讨论，从天线材料、结构、参数优化等方面入手，探究如何设计出符合5G通信标准的多射频天线。

一、天线材料选择在设计多射频天线时，天线材料是一个非常重要的因素，合适的材料选择能够提高天线的性能。

对于5G频段的天线，我们一般采用高介电常数、低损耗的材料，例如陶瓷、聚酰亚胺、氧化锆陶瓷等。

这些材料可以提供更强的信号接收和传输能力，同时具备良好的机械性能和耐高温、耐候性等特点。

二、天线结构设计在天线结构设计上，我们需要考虑以下几点：1. 天线类型：目前常用的5G通信天线有微带天线、频旋天线、天线阵列等，我们需要根据实际需求选用适合的天线类型。

2. 天线尺寸：针对不同频段的信号，我们需要合理设计天线的尺寸。

一般来说，天线尺寸越小，其工作频段会越窄，因此需要在尺寸和工作频段之间做出权衡。

3. 天线辐射方向：在天线辐射方向上，我们需要根据实际应用需求确定，例如室外应用所需的天线辐射方向一般是全方向性的。

三、天线参数优化在天线参数优化方面，我们可以尝试以下几种方法：1. 预测模拟法：通过基于电磁场理论的仿真软件，可以对不同参数进行模拟分析，从而得出最优参数。

2. 实验优化法：通过天线实际测试，对参数进行逐步调整，从而得到最优参数。

3. 优化算法：利用数学优化算法，例如遗传算法、粒子群算法等，对多维参数进行优化。

总之，面向5G通信的多射频天线设计需要综合考虑材料、结构和参数等因素，并进行科学合理的优化和调整，才能取得更好的性能和应用效果。

在今后的应用中，多射频天线将会成为5G通信网络的重要组成部分，促进数字化社会的发展。

5G中MIMO技术分析及应用多输入多输出天线技术是无线移动通信领域的重大突破，在不增加带宽的情况下，MIMO技术成倍的提高了通信质量和频谱利用率，是新一代通信系统必备的关键技术。

在5G的建设中，大规模MIMO技术是一项关键技术，它解决了过去传统天线技术信道容量低的问题，提高通信系统的容量，所需成本低，整个系统地顽健性强。

MIMO技术因其覆盖能力强而成为5G采用的关键技术。

标签：MIMO；大规模MIMO天线一、多输入多输出天线技术（MIMO）MIMO技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。

它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。

MIMO技术经历了从最初的点到点通信，到单小区多用户MIMO，再到多小区MIMO的发展历程。

点对点单用户MIMO由于在实际中天线数目是受限制的，所以信道容量不可能无限制增长。

多用户MIMO利用天线空间的自由度实现多用户分离，其核心思想就是在尽可能地提高用户接收功率的同时，降低不同用户之间的干扰。

MIMO技术之所以在4G系统中广泛应用，主要是因为MIMO 技术通过利用收发两端配置的多根天线，可以充分的利用空间资源，成倍的提高系统信道容量。

一方面，多根天线的应用可以形成分集效应，用来对抗多径效率及平坦性衰落，从而提高系统的顽健性，利用空间的自由度提高单位时间内的信息传播量，间接地提高频谱资源的利用效率。

大规模MIMO技术，又称大规模天线阵列，指在收发两端装备超大数目的天线以发送和接收信号，从而使通信系统可以在相同的时频资源块上同时服务数十个用户。

二、大规模MIMO技术的优势大规模MIMO能够提高系统容量及能量效率，主要特点是在基站侧装配了大量的天线，可以在基站和用户之间形成多条独立传输的数据链路，因此，可以获得更大的空间复用增益。

关于面向5G通信的射频关键技术分析作者：陈小飞戴旭来源：《科学与信息化》2018年第26期摘要本文基于当前发展形势，对第五代移动通信发展现状进行了简单的介绍，并从对同频全双工技术、毫米波频段移动通信技术、大规模MIMO技术分析三个方面对面向5G通信的射频关键技术进行了简要探讨，希望为广大读者提供有价值的参考意见。

关键词 5G通信；无线通信系统；MIMO技术前言随着社会经济的发展，各个领域都在进行着改革。

互联网的广泛应用为移动通信的发展打下了良好的记住。

移动信息网络在日趋完善，第五代移动通信技术将在补救实现全面应用，意味着我国的通信技术上升到了一个崭新的台阶。

1 第五代移动通信发展现状第五代移动通信技术建成5G通信是面对未来发展的下一代通信系统，5G通信已经成为当前的热点话题，引起了国内外学者的广泛讨论。

5G通信的主要驱动力是互联网的发展，它促使互联网和物联网进行人机数据的共享，现在已经成为人们日常生活中的一部分，实现高效、舒适的生活是5G通信技术发展的目标。

理论上来说5G通信的速度是4G通信的1000倍，同时它还支持多种设备的互联，例如手机、平板、电脑和VR等设备。

根据相关机构的预测表明到2020年，全球的通信设备可以突破500亿部，因此，对这移动通信的多样化发展，也对通信系统的覆盖面和安全性提出了更高的要求，如何实现低能耗、低网络延时和高密度数据传输是当前发展的方向。

目前对5G通信系统的要求包括：一是，数据速率。

有区域数据容量和峰值传输速率两种衡量方式。

二是，延时。

4G网络的通信延时约15ms，目前能满足大多数的活动，5G网络的应该具有更低的延时。

三是，能量和造价。

随着时代的发展，要求5G通信系统有着更低的功率以实现绿色环保的移动通信。

2 面向5G通信的射频关键技术分析2.1 同频全双工技术分析近几十年来，无线通信网络正在飞速发展，对于互联网的整体水平不断有了显著的飞跃。

但现在的通信水平难以满足爆炸式增长的需要，对频谱资源有着更高的要求。

详解5G的六大关键技术2013年12月，第四代移动通信(4G）牌照发放，4G技术正式走向商用。

与此同时,面向下一代移动通信需求的第五代移动通信(5G)的研发也早已在世界范围内如火如荼地展开。

5G研发的进程如何,在研发过程中会遇到哪些问题？本版将从即日起陆续刊发“5G发展系列报道”，敬请关注.在移动通信的演进历程中,我国依次经历了“2G跟踪，3G突破，4G同步"的各个阶段。

在5G时代，我国立志于占据技术制高点,全面发力5G相关工作。

组织成立IMT-2020(5G)推进组，推动重大专项“新一代宽带无线移动通信网”向5G转变，启动“5G系统前期研究开发”等，从5G业务、频率、无线传输与组网技术、评估测试验证技术、标准化及知识产权等各个方面，探究5G的发展愿景。

在5G研发刚起步的情况下，如何建立一套全面的5G关键技术评估指标体系和评估方法，实现客观有效的第三方评估，服务技术与资源管理的发展需要,同样是当前5G技术发展所面临的重要问题。

作为国家无线电管理技术机构,国家无线电监测中心（以下简称监测中心)正积极参与到5G相关的组织与研究项目中。

目前，监测中心频谱工程实验室正在大力建设基于面向服务的架构（SOA)的开放式电磁兼容分析测试平台,实现大规模软件、硬件及高性能测试仪器仪表的集成与应用,将为无线电管理机构、科研院所及业界相关单位等提供良好的无线电系统研究、开发与验证实验环境。

面向5G关键技术评估工作，监测中心计划利用该平台搭建5G系统测试与验证环境，从而实现对5G各项关键技术客观高效的评估。

为充分把握5G技术命脉，确保与时俱进，监测中心积极投入到5G关键技术的跟踪梳理与研究工作当中，为5G频率规划、监测以及关键技术评估测试验证等工作提前进行技术储备.下面对其中一些关键技术进行简要剖析和解读。

关键技术1：高频段传输移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下,这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段（如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。

1引言随着移动通信及终端技术的发展，人们对无线网络提出越来越高的要求：更大的数据流量、更多的设备连接、更低的业务时延等，现有的通信技术无法满足上述诉求，第五代移动通信技术（5G）应运而生[1]。

Massive MIMO技术作为5G的一项关键技术，它具有更高的频谱利用率、更大的系统容量、良好的抗多径衰落性能等优点[2]。

MIMO技术在第四代移动通信（4G）中获得了研究与实现，技术实现比较成熟，但在4G移动通信中，MIMO系统的天线数量较少，多为2个或者4个，天线数量限制了4G 通信网络的容量。

5G在4G的基础上，提出了Massive MI-MO的概念，在收发端设置几十个甚至上百个天线。

通过天线数量的增加，Massive MIMO技术可以充分利用天线的空间特性，获得更好的分集增益、复用增益、阵列增益、干扰对消增益等，从而实现覆盖和容量的大幅度提升[3]。

经过多代移动通信技术的发展，当前的无线网络是一个复杂且多种制式并存的混合网络。

大多数场景面临无线环境复杂，建筑物密集，高低分布不均匀，频率资源紧张，用户数量大、流动性高、流量需求大等问题。

这给5G无线基站的规划和建设带来更加严峻的考验。

Massive MIMO技术的提出为解决这一难题提供了有效方法。

基于Massive MIMO技术的设备有多种，不同射频通道数（TR数）的设备在造价、容量、覆盖、业务场景的支持能力等方面存在差异。

实际部署时应结合设备造价、用户价值、终端分布、业务分布等分场景综合考虑，兼顾容量和覆盖面，利用多种设备形态构建分层次网络，打造低成本优质的5G 精品网络。

2Massive MIMO技术Massive MIMO技术作为5G的一项关键技术，在满足5G三大应用场景eMBB、uRLLC和mMTC业务需求中具有至关重要的作用。

Massive MIMO通过在基站端布置几十甚至上百个天线规模的天线阵，利用波束成形（beam forming）技术，构造朝向多个目标客户的不同波束，从而有效减少不同波束之间的干扰，实现了对空间资源的充分挖掘。

5g射频芯片5G射频芯片是用于5G通信技术的无线射频芯片。

5G是第五代移动通信技术，具有高速率、低延迟和大容量等优点，能够支持更多的设备和应用场景。

而射频芯片则扮演着连接器件电路和天线之间的桥梁作用，是实现无线通信的关键。

5G射频芯片的主要特点有以下几个方面：1. 高频宽带：5G通信系统将采用更高的射频频段，需要更高的工作频率和更宽的带宽。

因此，5G射频芯片需要具备较高的工作频率范围和较大的带宽能力，以满足高速数据传输的需求。

2. 低功耗高效率：5G通信系统要求射频芯片具备低功耗、高效率的特点，以延长终端设备的续航时间。

射频芯片需要采用更先进的功率管理技术，降低功耗并提高功率转换效率，以满足终端设备的电力需求。

3. 多通道支持：5G通信系统需要支持多种频段和频率范围的通信，射频芯片需要具备多通道的支持能力，能够同时处理多个通信频段的信号。

这样可以提高通信系统的灵活性和可靠性，同时兼容不同的运营商和不同国家的通信标准。

4. 抗干扰能力：5G通信系统会受到各种干扰源的影响，射频芯片需要具备较高的抗干扰能力，以提高通信系统的稳定性和可靠性。

射频芯片需要采用先进的数字信号处理和干扰抑制算法，降低干扰信号对通信质量的影响。

5. 高集成度：5G射频芯片需要具备高度集成的特点，以满足终端设备小型化和高集成度的要求。

射频芯片需要集成尽可能多的功能模块，如功率放大器、滤波器、混频器等，以减小射频电路的体积和功耗。

6. 支持多模式多频段：5G通信系统将同时支持多种通信标准和多个频段，射频芯片需要兼容多种通信模式和频段的要求。

射频芯片需要具备灵活的工作模式切换能力，能够根据信号需求自动切换不同的工作模式。

总之，5G射频芯片是实现5G通信的关键技术之一，具备高频宽带、低功耗高效率、多通道支持、抗干扰能力、高集成度和支持多模式多频段等特点。

5G射频芯片的发展将推动5G 通信技术的快速发展，带来更快速、更稳定的无线通信体验。

详解5G的六大关键技术2013年12月，第四代移动通信(4G)牌照发放，4G技术正式走向商用。

与此同时，面向下一代移动通信需求的第五代移动通信(5G)的研发也早已在世界范围内如火如荼地展开。

5G研发的进程如何，在研发过程中会遇到哪些问题？本版将从即日起陆续刊发“5G发展系列报道”，敬请关注。

在移动通信的演进历程中，我国依次经历了“2G跟踪，3G突破，4G同步”的各个阶段。

在5G时代，我国立志于占据技术制高点，全面发力5G相关工作。

组织成立IMT-2020(5G)推进组，推动重大专项“新一代宽带无线移动通信网”向5G转变，启动“5G系统前期研究开发”等，从5G业务、频率、无线传输与组网技术、评估测试验证技术、标准化及知识产权等各个方面，探究5G的发展愿景。

在5G研发刚起步的情况下，如何建立一套全面的5G关键技术评估指标体系和评估方法，实现客观有效的第三方评估，服务技术与资源管理的发展需要，同样是当前5G技术发展所面临的重要问题。

作为国家无线电管理技术机构，国家无线电监测中心(以下简称监测中心)正积极参与到5G相关的组织与研究项目中。

目前，监测中心频谱工程实验室正在大力建设基于面向服务的架构(SOA)的开放式电磁兼容分析测试平台，实现大规模软件、硬件及高性能测试仪器仪表的集成与应用，将为无线电管理机构、科研院所及业界相关单位等提供良好的无线电系统研究、开发与验证实验环境。

面向5G关键技术评估工作，监测中心计划利用该平台搭建5G系统测试与验证环境，从而实现对5G各项关键技术客观高效的评估。

为充分把握5G技术命脉，确保与时俱进，监测中心积极投入到5G关键技术的跟踪梳理与研究工作当中，为5G频率规划、监测以及关键技术评估测试验证等工作提前进行技术储备。

下面对其中一些关键技术进行简要剖析和解读。

关键技术1：高频段传输移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G 容量和传输速率等方面的需求。

5G移动通信网络关键技术1、大规模天线MIMO技术已经在4G系统中得以广泛应用。

面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战，天线数目的进一步增加仍将是MIMO技术继续演进的重要方向。

根据概率统计学原理，当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交。

这种情况下，用户间干扰将趋于消失，而巨大的阵列增益将能够有效地提升每个用户的信噪比，从而能够在相同的时频资源上支持更多用户传输。

在实际应用中，通过大规模天线，基站可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益窄细波束，能够提供更灵活的空间复用能力，改善接收信号强度并更好地抑制用户间干扰，从而实现更高的系统容量和频谱效率。

大规模天线技术的研究内容主要包括：（1）应用场景与信道建模大规模天线技术的潜在应用场景主要包括：宏覆盖、高层建筑、异构网络、室内外热点以及无线回传链路等。

此外，以分布式天线的形式构建大规模天线系统也可能成为该技术的应用场景之一。

在需要广域覆盖的场景，大规模天线技术可以利用现有频段；在热点覆盖或回传链路等场景，则可以考虑使用更高频段。

针对上述典型应用场景，需要根据大规模天线信道的实测结果，对一系列信道参数的分布特征及其相关性进行建模，从而反映出信号在三维空间中的传播特性。

（2）传输与检测技术大规模天线的性能增益主要是通过大量天线阵元形成的多用户信道间的准正交特性保证的。

然而，在实际的信道条件中，由于设备与传播环境中存在诸多非理想因素，为了获得稳定的多用户传输增益，仍然需要依赖下行发送与上行接收算法的设计来有效地抑制用户间乃至小区间的同道干扰，而传输与检测算法的计算复杂度则直接与天线阵列规模和用户数相关。

此外，基于大规模天线的预编码/波束赋形算法与阵列结构设计、设备成本、功率效率和系统性能都有直接的联系。

基于Kronecker运算的水平垂直分离算法、数模混合波束赋形技术，或者分级波束赋型技术等可以较为有效地降低大规模天线系统计算复杂度。

通信技术移动通信网络架构与关键技术要点王海峰，周 雷（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏移动通信相比，其通信安全性和便捷性更高，对相应技术的要求也更高。

以移动通信网络架构，分析5G 移动通信关键技术，了解扩大移动通信网络的发展。

移动通信；网络架构；技术要点5G Mobile Communication Network Architecture and Key TechnologiesWANG Haifeng, ZHOU Lei(China Information Consulting & Designing Institute Co., Ltd., Nanjing communication as the research object, network architecture and analyzing key technologies, the coverage of the G mobile communication network is pared with the conventional G mobile communication has higher communication security and convenience, and higher requirements for 2 5G 移动通信网络架构2.1 网络部署场景虽然5G 移动通信网络技术比4G 技术更快、更可靠，但是二者的网络部署场景却高度相似。

实际应用中，5G 移动通信网络多为室内和室外应用模块。

从以往业务流量统计来看，室内流量消耗较大，占据移动宽带（Mobile Broad Band ，MBB ）的80%，甚至更高[4]。

网络部署时，室内覆盖效果和室内容量等都是需要重点考虑的室内条件。

比如，某小型热点区域为获得最佳的网络效果，在室外相关位置设置微基站，将该微基站作为5G 信号的来源，保障信号的全面覆盖[5]。