1. 5G的关键技术阿里妹导读：5G不仅仅只是网速更快，更多的是生活方式的颠覆，对各行各业都会起到催化作用。5G里不仅仅只有大带宽，而是会有很多与B端用户（企业）相结合的点。接下来，跟阿里大文娱的梓烁一起了解5G的关键技术。
5G的核心技术点挺多，包含了很多技术集。稍微了解过5G的同学应该知道5G其实已经定义了三大场景：
- eMBB：增强移动宽带，顾名思义是针对的是大流量移动宽带业务；
- URLLC：超高可靠超低时延通信(3G响应为500ms，4G为50ms，5G要求1ms)，这些在自动驾驶、远程医疗等方面会有所使用；
- mMTC：大连接物联网，针对大规模物联网业务。
1.1 eMBB
4G已经那么快了，那么5G里面是怎么样继续提升容量的呢？
容量=带宽×频谱效率×小区数量
根据这个公式，要提升容量无非三种办法：提升频谱带宽、提高频谱效率和增加小区数量。增加小区数量意味着建设更多基站，成本太高。
至于频谱带宽，中低频段的资源非常稀缺，因此5G将视野拓展到了毫米波领域，后面会介绍，毫米波频段高，资源丰富，成为重点开发频谱区域；除了扩展更多频谱资源之外，还有一种有效的方式就是更好的利用现有的频谱，认知无线电经过多年的发展也取得了一些进展，可以利用认知无线电来提高广电白频谱的利用率。
白频谱就是指在特定时间、特定区域，在不对更高级别的服务产生干扰的基础上，可被无线通信设备或系统使用的频谱。所谓广电白频谱就是指在广播电视频段的白频谱。因为广播电视信号所在频段是非常优质的频段，非常适合广域覆盖，因此该频段认知无线电的应用值得关注。
运营商更喜欢通过提升频谱效率的方式来提升容量。采用校验纠错、编码方式等办法接近香农极限速率。相对于4G的Tubor码，5G的信道编码更加高效。
4G和WiFi目前使用的调制技术主要是OFDM，这种调制方式的能力相比之前的CDMA等有了大幅的提升，但是OFDMA要求各个资源块都正交，这将限制资源的使用，因此如果信号不正交也可以正常的解调，那将可以极大的提升系统容量，因此NOMA（non-orthogonal multiple-access）技术应运而生。在调制技术上的提升到了极限后，另一种更有效的方法就是多天线技术了，通过Massive MIMO实现容量的大幅提升。
★ 1.1.1 信道编码技术
数据编码方案主要有三个：LDPC码是美国人提出来的，Polar码是土耳其一个大学教授提出来的，另外还有欧洲的Turbo2.0码。
2016年10月，3GPP在葡萄牙里斯本召开了RAN1#86bis会议（以下称86次会议），在此次国际会议上，以往3G和4G占主导的Turbo几乎没有什么支持者，论战的主角是LDPC和Polar。此次会议中三派就其他阵营提出方案的技术短板进行抨击，然而LDPC因技术上的优势而占据上风，获得了大量支持者，如三星、高通、诺基亚、英特尔、联想、爱立信、索尼、夏普、富士通、摩托罗拉移动等。而此时只有华为一家还在坚持Polar码，就算联想投票给Polar码也无济于事。在这一次会议上，LDPC占据了明显上风，成为5G移动宽带在数据传输部分所采纳的方案。
2016年11月，3GPP在美国召开了RAN1#87次会议，此次会议主要讨论5G数据信道短码方案以及5G控制信道方案。最终投票达成的结果，即5G eMBB场景的信道编码技术方案中，长码编码以及和数据信道的上行和下行短码方案采用高通主推的LDPC码；控制信道编码采用华为主推的Polar方案。
5G数据信道追求传输速率，主要为大型封包，在此方面LDPC的性能具有明显优势，这也是LDPC能顺利拿下数据信道长码的实力所在。关于5G控制信道，因传输数据量小，相比于速度更注重可靠性，在此方面Polar码有重要优势，加之中国厂商（包括联想投票赞成）的广泛支持，Polar码得以成为5G移动宽带控制信道的国际编码标准。
大信息块长度下不同信道编码的表现，可以看出LDPC的传输效率还是要明显高于其余两者的。
★ 1.1.2 非正交多址接入技术
4G网络采用正交频分多址（OFDM）技术，OFDM不但可以克服多径干扰问题，而且和MIMO技术配合，极大的提高了数据速率。由于多用户正交，手机和小区之间就不存在远-近问题，快速功率控制就被舍弃，而采用AMC（自适应编码）的方法来实现链路自适应。
从2G，3G到4G,多用户复用技术无非就是在时域、频域、码域上做文章，而NOMA在OFDM的基础上增加了一个维度——功率域。
新增这个功率域的目的是，利用每个用户不同的路径损耗来实现多用户复用。
- NOMA希望实现的是，重拾3G时代的非正交多用户复用原理，并将之融合于现在的4G OFDM技术之中。
- NOMA可以利用不同的路径损耗的差异来对多路发射信号进行叠加，从而提高信号增益。它能够让同一小区覆盖范围的所有移动设备都能获得最大的可接入带宽，可以解决由于大规模连接带来的网络挑战。
★ 1.1.3 毫米波
美国联邦通信委员会早在2015年就已经率先规划了28 GHz、37 GHz、39 GHz 和 64-71 GHz四个频段为美国5G毫米波推荐频段。美国FCC举办了28GHz频谱拍卖，2965张频谱牌照的成交总额近7.03亿美元。（PS：国外频谱是公开拍卖，国内是由无线电管理委员会分配）。
毫米波很大的优势是频段高，频谱资源丰富，带宽很宽。另外频谱高，波长短，天线相应的也更短，更方便在手机等小型设备上搭建多天线的应用。光速=波长*频率的公式计算，28GHz频率的波长约为10.7mm，也就是毫米波，一般而言天线长度与波长成正比，基本上天线是波长的四分之一或二分之一是最优，因此毫米波更短的波长也让天线变得更短。
在 Massive MIMO 系统中可以在系统基站端实现大规模天线阵列的设计，从而使毫米波应用结合在波束成形技术上，这样可以有效的提升天线增益，但也是由于毫米波的波长较短，所以在毫米波通信中，传输信号以毫米波为载体时容易受到外界噪声等因素的干扰和不同程度的衰减，信号不容易穿过建筑物或者障碍物，并且可以被叶子和雨水吸收。
★ 1.1.4 Massive MIMO与波束赋形
MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）可译为多输入多输出，也就是多根天线的发送和接收。MIMO并不是一项全新技术，在LTE（4G）时代就已经在使用了。通过更高阶的MIMO技术,结合载波聚合和高阶调制，业界已经可以让LTE达到千兆级（1Gbps及以上）速度，达到初期LTE速度的十倍。
MIMO技术突破了香农定理的限制，跳出了点对点单用户的框框，将单一点对点信道变换成多个并行信道来处理，以至于频谱效率主要取决于并行信道数量，从而提升了系统容量和频谱效率。
如下图所示，LTE和LTE-A基站端和手机端使用的都是少量的天线，手机端使用的天线数较少主要是受制于手机尺寸，在目前的中低频段，对应的天线尺寸仍然较大，无法在手机中集成过多的天线。而5G使用毫米波后，天线的尺寸变得很小，可以很方便的集成大量的天线。Massive MIMO最多可以支持256跟天线。
