新型無線通信系統(tǒng)技術(shù)研究與分析

羅文源

摘 要：隨著信息化時代的建設(shè)與發(fā)展，通信行業(yè)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)化也愈發(fā)變得重要，需求量暴增，而當(dāng)前的4G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們的生活需求，需要有更進(jìn)一步的技術(shù)出現(xiàn)，那么IMT-2020新型技術(shù)的研究標(biāo)志著人類正邁向5G新時代。本文結(jié)合IMT-2020新型技術(shù)的應(yīng)用，對比當(dāng)今LTE的技術(shù)，挖掘兩者間的不同，分析出新型技術(shù)更優(yōu)越，對天線的覆蓋，信號強度標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)備性能的要求更高，希望對地鐵無線通信系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，提供參考價值。

關(guān)鍵詞：無線通信IMT-2020

社會在不斷向前發(fā)展，而技術(shù)也在不斷推陳出新，如今人們快節(jié)奏的生活方式，很大程度上能有效降低時間浪費和縮短空間距離。正如當(dāng)前使用的科技創(chuàng)新技術(shù)所發(fā)展起來的高鐵一樣，將大幅減少因地域問題所帶來的時間成本。因此，也需要提高相應(yīng)的通信技術(shù)，才不至于讓人們在快速行駛的高速列車上進(jìn)行語音通話時，基站因傳送的數(shù)據(jù)信號遲緩，而導(dǎo)致連接中語音信號出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)情況。除此之外，IMT-2020技術(shù)還將應(yīng)用于增強熱點場所、室內(nèi)環(huán)境以及隧道區(qū)間覆蓋的吞吐量，增強用戶數(shù)據(jù)速率Qos需求，增強頻譜能量效率，降低網(wǎng)絡(luò)延時等，可以說5G網(wǎng)絡(luò)的新型技術(shù)，對提升通信服務(wù)質(zhì)量具有重要意義，它在很大程度上被視作革命性的技術(shù)。

一、IMT-2020技術(shù)比LTE更優(yōu)越

（一）IMT-2020與LTE實現(xiàn)技術(shù)融合

它并不是單一的技術(shù)演進(jìn)，也不是幾個全新的接入技術(shù)，而是將現(xiàn)有的無線接入技術(shù)（即3G、4G、wlan）與新型的無線接入技術(shù)進(jìn)行整合，通過集成多種技術(shù)來滿足不同需求，是一個真正意義上的網(wǎng)絡(luò)融合。并且，經(jīng)過融合后的5G可以繼續(xù)延續(xù)使用原3G、4G的基礎(chǔ)設(shè)施資源，不會對原3G、4G用戶造成任何通訊問題，為用戶提供一個統(tǒng)一的、高效的通信解決方案，來實現(xiàn)與之共存。從而有效保障用戶能夠享受高質(zhì)量、高水平的通信體驗。

（二）IMT-2020技術(shù)提升

5G網(wǎng)絡(luò)是由現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的一次提升，彌補了原有4G技術(shù)的不足，在數(shù)據(jù)傳輸速率、連接數(shù)量、時延、移動性、能耗等方面進(jìn)一步提升了4G系統(tǒng)性能。原4G技術(shù)的可變帶寬OFDMA是從1.25到20MHZ，現(xiàn)將它提升到3300-3600MHZ或者是更高的4800-5000MHZ工作頻段的5G，那么頻率顯著上升，時延進(jìn)一步縮短，數(shù)據(jù)傳輸速率變得更快。從另一層面來看，我國也正采取與多國積極有效合作，其中，在大規(guī)模天線、超密集組網(wǎng)等在IMT-2020核心技術(shù)上已取得了重大突破；重點開展模擬5G典型場景試驗，并順利完成第一階段的測試工作，為第二階段有效推進(jìn)奠定良好的基礎(chǔ)。

（三）IMT-2020技術(shù)優(yōu)越性

首先，兩者都能體現(xiàn)對移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的支持。而從IMT-2020關(guān)鍵性能來看，它與LTE技術(shù)相比，能在用戶體驗速率上達(dá)到1Gbps，對連接數(shù)密度更能夠達(dá)到1百萬每平方千米的接入，并且是以端到端方式的毫秒級時延，有效降低BS與GW共用內(nèi)容/業(yè)務(wù)緩存。其次，借助簡單的層次結(jié)構(gòu)成功實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的完全分布，獲取高效的無線資源管理權(quán)限，成功實現(xiàn)GW-GW之間的無縫切換。最后，多種無線接入技術(shù)的引用和運用，能良好滿足用戶的不同業(yè)務(wù)需求。

二、IMT-2020關(guān)鍵技術(shù)

（一）F-OFDM技術(shù)

采用F-OFDM技術(shù)更能提高頻譜利用率，對抗衰落能力方面更強，比LTE系統(tǒng)高三倍甚至更高。F-OFDM的前身是OFDM技術(shù)，即正交頻分復(fù)用，它是MCM多載波調(diào)制的一種，主要是將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行低速子數(shù)據(jù)流，在每個子信道上進(jìn)行傳輸。而F-OFDM是濾波正交頻分復(fù)用，能為不同業(yè)務(wù)提供不同的子載波帶寬和CP配置，以滿足不同業(yè)務(wù)的時頻資源需求。另一方面，它通過優(yōu)化濾波器的設(shè)計，將OFDM載波帶寬劃分成多個不同參數(shù)的子帶，并對子帶進(jìn)行濾波，而在子帶間盡量留出較少的隔離頻帶，這樣可以將整個頻段按照未來不同種類的業(yè)務(wù)精細(xì)分割，在實現(xiàn)空口物理層切片后兼容LTE系統(tǒng)，滿足5G的發(fā)展需求。

（二）極化碼技術(shù)

所謂極化碼就是一個能達(dá)到香農(nóng)極限信道容量的特殊碼系，是一種新型的編碼方式，其可以實現(xiàn)對稱的二進(jìn)制輸入離散無記憶信道和二進(jìn)制擦除信道的容量代碼。針對短碼長和長碼長的兩種場景，并在相同信道條件下，可以獲得0.3至0.6dbd 誤包率性能增益。

（三）SCMA技術(shù)

SCMA是稀疏碼多址接入的方式，是一種非正交多址技術(shù)。其技術(shù)的實現(xiàn)是以低密度擴頻方式和高維調(diào)制的方式構(gòu)成的新技術(shù)。為何需要引用低密度擴頻，是因為需要把單個子載波的用戶數(shù)據(jù)擴頻到4個子載波上，由6個用戶共享這4個子載波，每個用戶只占用其中的2個子載波，另外2個子載波是空的。但是，只有4個子載波卻有6個用戶，那么這6個用戶之間必定會不嚴(yán)格正交，單一子載波里會有3個用戶出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，而這時候就需要引用高維調(diào)制方式的技術(shù)，通過高維調(diào)制技術(shù)，調(diào)制相位和幅度，最終能增強對多用戶解調(diào)和抗干擾性能。

三、結(jié)語

IMT-2020新型技術(shù)的開發(fā)，能極大的改善人們?nèi)粘Ｉ睿瑸槿祟愄峁└槙?、快捷的通信體驗，更為人類社會的高速發(fā)展提供了技術(shù)支持。同時，它也是通信行業(yè)內(nèi)的一項朝陽產(chǎn)業(yè)，所以未來的我們就需要更加開放思維，用開放創(chuàng)新的思維理念與全球各國加強合作，以此整合全球資源，那么5G通信網(wǎng)絡(luò)將會是空前繁榮的新時代。

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