发展5G的分析与建议

的时间、相同的频率，同时发射和接收无线信号，理论上可使无线通信链路的频谱效率提高1倍。由于收发同时同频，全双工发射机的发射信号会对本地接收机产生干扰。根据典型蜂窝移动通信系统不同的覆盖半径，天线接头处收发信号功率差通常在100~150 dB，如何简单有效地消除如此大的自干扰是个难题，还有邻近小区的同频干扰问题以及工程实现上的电路小型化问题。目前实现自干扰抑制主要有空域、射频域和数字域联合等技术方案，研究以高校的理论分析和技术试验为主，还没有成熟的产品样机和应用。另外，全双工在解决无线网络中的某些特殊问题时有优势，如隐藏终端问题和多跳无线网络端到端时延问题。

灵活双工是指能够根据上下行业务变化情况，灵活地分配上下行的时间和频率资源，更好地适应非均匀、动态变化或突发性的业务分布，有效提高系统资源的利用率。灵活双工可以通过时域、频域的方案实现，若在时域实现，就是同一频段上下行时隙可灵活配比，也就是TDD方案；若在频域实现，则存在多于两个频段时，可以灵活配比上下行频段；若在传统FDD上下行的两个频段中，上行频段的时隙配置实现可灵活时隙配比，则是TDD与FDD融合方案，可应用于低功率节点，但这需要调研各国频率政策，分析现有政策是否允许此方式。

目前产业界公认在LTE演进上主要定位TDD+，认为在5G低频段将采用FDD和TDD，在高频段更宜采用TDD。由于TDD模式能更好地支持5G关键技术（如大规模多天线、高频段通信等）。笔者预测，全双工在5G上的应用将有限，TDD和FDD都会得到应用且融合发展，但TDD在5G解决大容量和高频段中会起到主导应用，而且5G新空口极可能采用TDD模式，第5节将会有专门的分析与讨论。

3.4   超密集组网

据参考文献统计，在1950-2000年的50年间，相对于语音编码和调制等物理层技术进步带来不到10倍的频谱效率提升和采用更大的频谱带宽带来的传输速率几十倍的提升, 通过缩小小区半径（即频谱资源的空间复用），带来的频谱效率可以提升2 700倍以上。可见，网络密集化是5G应对移动数据业务大流量和剧增系统容量需求的重要手段之一。网络密集程度可以用单位面积内部署的天线数量来定义，有两种手段可以实现：多天线系统(大规模多天线或分布式天线系统等)和小小区的密集部署。后者就是超密集组网，即通过更加"密集化"的基站部署，单个小区的覆盖范围大大缩小，以获得更高的频率复用效率，从而在局部热点区域提升系统容量达百倍。典型应用场景主要包括办公室、密集住宅、密集街区、校园、大型集会、体育场、地铁和公寓等。

随着小区部署密度的增加，超密集组网将面临许多新的技术挑战，如回传链路、干扰、移动性、站址、传输资源和部署成本等。为了实现易部署、易维护、用户体验佳，超密集组网的研究方向包括小区虚拟化、自组织自优化、动态TDD、先进的干扰管理和先进的联合传输等。笔者提出了以用户为中心的超密集组网（UUDN）。UUDN突破传统以网络为中心的理念，基于去蜂窝化的思想，采用更加贴近用户的本地控制管理中心构建以用户为中心的虚拟伴随小区，通过高效的移动性管理，实现网随用户动。同时，系统智能感知用户需求和网络状态，按需选择合理的接入方式和传输方式，实现以用户为中心的业务传输。另外，以用户为中心的超密集网络还引入了先进的干扰管理、灵活的无线回传、智能的网络编排、网络自优化等先进特性，以提升网络容量和区域频谱效率，降低部署和维护成本，提升用户体验。

3.5   先进的频谱利用技术

（1）高频段无线传输技术

目前，蜂窝移动通信系统工作频段主要在3 GHz以下，用户数的增加和更高通信速率的需求，使得频谱资源十分拥挤，而在6 GHz以上高频段具有连续的大带宽频谱资源。目前产业界研究6~100 GHz的频段（称为毫米波，mmWave）来满足5G对更大容量和更高速率的需求，传送高达10 Gbit/s甚至更高速率的数据业务。

高频通信已应用在军事通信和无线局域网方面，但在蜂窝通信领域的应用研究尚处于起步阶段。频段越高，信道传播路径损耗越大，因此小区覆盖半径将大大缩小。在一定区域内基站数量将大大增加，即形成UDN。高频信道与传统蜂窝频段信道有明显差异，存在如传播损耗大、穿透能力有限、信道变化快、绕射能力差和移动性支持能力受限等问题，需要深入研究高频信道的测量与建模、高频新空口和组网技术。另外，研制大带宽、低噪声、高效率、高可靠性、多功能和低成本的高频器件，仍是产业化的瓶颈，而我国产业在此方面差距更大。

（2）动