13、5G物理层技术全面解析

5G物理层技术全面解析

在5G通信技术的发展进程中，物理层技术起着至关重要的作用。它不仅决定了信号的传输质量和效率，还影响着整个通信系统的性能和应用范围。下面将详细介绍5G物理层的几种关键技术。

1. 新型波形技术

传统的正交频分复用（OFDM）及其变体正交频分多址（OFDMA）在无线和有线通信领域得到了广泛应用，如长期演进（LTE）、IEEE 802.16（WiMAX）等系统。OFDM具有诸多优势，如能适应可变信道带宽、信号处理复杂度低、可与多天线系统无缝集成、支持用户的时间和频率调度以及对多径具有较强的鲁棒性等。然而，随着应用场景从传统的水平移动宽带向物联网等垂直领域拓展，OFDM的一些缺点也逐渐显现出来：
- 频率同步限制 ：频率同步操作对发射机和接收机振荡器的频率偏移和相位噪声特性提出了严格要求。
- 时间同步要求 ：时间同步操作迫使设备与网络进行同步，受循环前缀（CP）的限制。像协调多点（CoMP）等特定技术还要求网络实现全局时间同步。
- 带外辐射问题 ：OFDM频谱掩码由于sinc形子载波的存在，导致带外（OOB）辐射性能较差，需要引入较大的保护带以保护相邻频谱系统。
- 频谱效率损失 ：为吸收信道的最大预期时间色散而引入的CP会导致频谱效率损失，特别是在符号长度非常短的情况下。

为了克服这些缺点，研究人员正在积极探索适用于5G的新型波形技术。以下是几种有代表性的新型波形：

1.1 滤波器组多载波（FBMC）

FBMC被认为是5G最有