5G八大关键技术亟需突破，未来路在何方？

：三种技术呼声最高

5G新空口多载波技术将全面满足移动互联网和物联网的业务需求。选择新的波形类型时有许多因素要考虑，包括频谱效率、时延、计算复杂性、能量效率、相邻信道共存性能和实施成本。截至目前，业内呼声最高的3个候选技术是：F-OFDM、FB-OFDM和UF-OFDM.这三种多载波技术的共同点是：均采用了滤波器机制，具有较低的带外泄露，可以减少保护带开销。子带间能量隔离，不再需要严格的时间同步，有益于减少同步信令开销。但良好的滤波器设计及滤波器输入参数是三种技术的实现关键。最优的滤波器设计，要求是带内近似平坦并且带外陡降，滤波器所带来的信噪比和误包率损失可忽略，而陡降的带外泄露也可以大幅降低保护带的开销。此外，还需要考虑实现复杂度、算法复杂度等约束条件。

FB-OFDM原理方案中所使用的滤波器组是以每个子载波为粒度的。通过优化的原型滤波器设计，FB-OFDM可以极大地抑制信号的旁瓣，而且与UF-OFDM类似，FB-OFDM也通过去掉CP的方式来降低开销。UF-OFDM和F-OFDM方案中的滤波器组都是以一个子带为粒度的。两者主要差别是：

一方面，UF-OFDM使用的滤波器阶数较短，F-OFDM需要使用较长的滤波器阶数;

另一方面，UF-OFDM不需要使用CP，而考虑到后向兼容的问题F-OFDM仍然需要CP，其信号处理流程与传统的OFDM基本相同。FB-OFDM旁瓣水平低，降低了对同步的严格要求，但是滤波器的冲激响应长度很长，所以FB-OFDM的帧较长，不适用于短包类通信业务。UF-OFDM是对一组连续的子载波进行滤波处理，可以使用较短滤波器长度，支持短包类业务，但UF-OFDM没有CP，因此对需要松散时间同步以节约能源的应用场景不适合。

先进编码调制：Polar码还需锤炼

3GPP RAN1在2016年10月里斯本会议和11月里诺会议中已形成如下决议：

1)eMBB场景的上行和下行数据信道均采用flexible LDPC编码方案;

2)eMBB场景的上行控制信道采用Polar编码方案;

3)eMBB场景的下行控制信道倾向于采用Polar编码方案而不是TBCC(咬尾卷积码)方案，但仍需在以后会议中确认;

4)uRLLC和mMTC场景的数据信道和控制信道的编码方案需要进一步研究。

Turbo Code 2.0、LDPC、Polar编码方案各有千秋，在编码效率上均可以接近或"达到"香农容量，并且有着低的编码和译码复杂度，对芯片的性能要求和功耗都不高。但由于LDPC和Polar编码更适应5G的高速率，低时延、大容量数据传输及多种场景的要求，事实上Turbo编码方案已经退出了竞争。在2017年，uRLLC和mMTC场景的数据信道和控制信道的编码方案将是LDPC和Polar编码方案的双雄竞争，从技术角度而言，LDPC和Polar编码方案难分伯仲。究竟在哪种场景、哪种信道选择哪种编码方案，市场、专利、产业链成熟度等恐怕是更重要的砝码。这里需要提到的是，LDPC码由于提出时间最早，其相关的专利已纷纷到期或接近到期，而Polar码最为年轻，专利年限相对较长。此外，LDPC已经在众多领域得到了广泛应用，产业成熟度非常高，而Polar码由于年限较短，暂时还没有明确的技术标准，也谈不上有多少应用。由此而看，Polar码如果想应用在uRLLC和mMTC场景中，难度较大。

全双工：模型深入分析验证

全双工技术可以使通信终端设备能够在同一时间同一频段发送和接收信号，理论上，比传统的TDD或FDD模式能提高一倍的频谱效率，同时还能有效降低端到端的传输时延和减小信令开销。全双工技术的核心问题是如何有效地抑制和消除强烈的自干扰。

5G第一阶段测试实验室测试系统是少天线和小带宽，且实验室无线环境较纯净，而未来商业部署后，必然面临着多邻居小区的同频异频干扰、异构异制式小区干扰、多种类型的天线、100MHz以上的带宽和其它难以预料的复杂干扰，对于这样情况下的全双工系统的工作原理、自干扰的消除算法、信道及干扰的数学建模还缺乏深入的理论分析和系统的实验验证。

再看全双工技术与基站系统的融合方面，引入全双工系统后，需要解决：

1)物理层的全双工帧结构、数据编码、调制、功率分配、波束赋形、信道估计、均衡等问题;

2)MAC层的同步、检测、侦听、冲突避免、ACK/NACK等问题;

3)调整或设计更高层的协议，确保全双工系统中干扰协调策略、网络资源管理等;

4)与Massive MIMO技术的有效结合、接收、反馈等问题及如何在此条件下优化MIMO算法;

5)考虑到4G空口的演进，全双工和半双工之间动态切换的控制面优化，以及对现有帧结构和控制信令的优化问题也需要进一步研究。

未来大规模商业部署时，需要考虑制造成本，那么在RF及电路元器件设