关于5G通信技术，你了解多少？

移动通讯自20世纪80年代诞生以来，经过了三十多年的爆发式增长，已经成为连接人类社会的基础信息网络。随着4G进入规模商用阶段，面向2020年及未来的第五代移动通讯，已成为全球研发的热点。

  第五代移动通信技术（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是即4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。其性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

  5G的网络架构

  5G（第五代移动通信技术）的三大应用场景主要是eMBB(增强移动带宽)，uRLLC(高可靠性低延时通信)，mMTC(海量通信)。5G弥补了4G技术的不足，在连接速度、系统容量、连接数量、网络延时等方面有了大幅度的提升，它的目标是真正意义上的融合网络。

  根据3Gpp的规划，5G有两种组网模式——SA(Standalone独立组网)和NSA(Non-Standalone非独立组网)。独立与非独立在于是否利用4G技术设施进行部署，SA组网模式需要新建全套5G基础设施，而NSA组网会使用部分4G基础设施。

  NSA组网目前主要流行的是Option3X和Option7两种方案，Option3X和Option7都是以4G基站eNodeB作为控制锚点，即eNodeB传输UE和核心网间的控制信令，而在NSA模式下，5G基站gNB不传输UE和核心网间的控制信令（4G基站和5G基站都需要传输用户面数据）。

  两种方案的区别在于：Option3基于4G EPC（Evolved Packet Core，分组核心网）部署，而Option7基于5GC（5G Core，5G核心网）部署。在5G核心网没有部署的情况下，通常NSA指的是Option3X。

  SA的终极目标则是Option2，即独立的5G基站gNB，和独立的5G核心网5GC，支持eMBB,mMTC,uRLLC场景，便于拓展垂直行业。网络简单，但全新建周期。

  如下图分别是Option3，Option7，Option2的网络架构图。

NSA网络架构图之一

SA网络架构图之一

  5G关键技术

  5G通信性能的提升不是单靠一种技术，需要多种技术相互配合共同实现。关键技术大致分为无线传输技术和网络技术两类。

  1）无线传输技术

  ·大规模MIMO技术：基站使用大规模天线，波束窄，指向性传输，高增益，抗干扰，提高频谱效率；

  ·非正交多址技术：NOMA、MUSA、PDMA、SCMA等非正交多址技术，进一步提升系统容量。支持上行非调度传输，减少空口时延，适应低时延要求；

  ·全双工通信技术：是一项通过多重干扰消除实现信息同时同频双向传输的物理层技术，有望成倍提升无线网络容量；

  ·新型调制技术：滤波器组正交频分复用，支持灵活的参数配置，根据需要配置不同的载波间隔，适应不同传输场景；

  ·新型编码技术：LDPC编码和polar码，纠错性能高；

  ·高阶调制技术：1024QAM调制，提升频谱效率。

  2）网络技术

  ·网络切片技术：基于NFV和SDN技术，网络资源虚拟化，对不同用户不同业务打包提供资源，优化端到端服务体验，具备更好的安全隔离特性。

  ·边缘计算技术：在网络边缘提供电信级的运算和存储资源，业务处理本地化，降低回传链路符合，减小业务传输时延。

  ·面向服务的网络体系架构：5G的核心网采用面向服务的架构构建，资源粒度更小，更适合虚拟化。同时，基于服务的接口定义，更加开放，易于融合更多的业务。

  5G模组高频信号射频前端设计难点技术分享

  相对于4G，5G给射频前端挑战是多方面的，首先体现在带宽上。众所周知，受限于LTE本身的特性，LTE带宽最高只有20M，但到了5G，带宽可达100M，到了毫米波更能达到400M，也就是说单个信道甚至需要支持400兆的带宽。

  从射频前端的角度来说，这个难度对5G模组的设计是相当相当大。在频率上5G频段分为sub6G和毫米波，频率范围为FR1(450MHz-60000MHz)，FR2(24250MHz-52600MHz)，在450-3GMhz是比较容易，但从3GHz-6GHz，24GHz-52GHz的设计上，就非常难了。在这些频段设计过程中，经常会遇到一个很困扰的问题——就是在3GHz-6GHz，24GHz-52GHz频段会出现很大的路损。其产生的根本原因主要有几点导致，第一点是过孔导致，第二原因则是阻抗的不连续性，第三个是馈线和接口的频率范围导致。

  1）过孔

  在高速，高密度的设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。

  过孔在传输线上表现为阻抗不连续的断点，会造成信号的反射，并且过孔产生的问题更多的集中于寄生电容和电感的影响。过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。

  2）阻抗的不连续性

  单个过孔虽然也会导致阻抗的断点产生，导致不连续性，但产生阻抗不连续性更严重的则是叠层和匹配电路导致。由于设计过程中，如果过孔比较小，参考叠层的选取导致微带线过细，而在模组内部微带线经匹配电路的焊盘变大后，又经过匹配电路变细，这在低频信号设计过程中，影响微小，但在高频信号中，会直接导致阻抗的不连续性产生，并且频率越高，路损越大。

  因此设计过程中，要确保孔径，微带线，匹配电路焊盘与参考地的连续性，并且避免过孔过大而带来的寄生电容和电感的影响。

  3）馈线和接口的频率范围

  往往模组设计好后在实际测试过程中也会遇到路损很大。另外的一个原因是馈线和接口端子的问题。市面上选择的往往是普通馈线和接口端子，一般都是3Ghz以下的馈线和端子。所以在5G的设计过程中，需将馈线和接口端子都换成6GHz以上，如果涉及到毫米波，需适配毫米波频段的馈线和接口端子