面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

肖丹丹

（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，湖南 長沙 410000）

1 5G通信技術(shù)現(xiàn)狀簡介

在中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，通信技術(shù)水平逐漸提高，現(xiàn)已逐步實現(xiàn)了4G到5G的發(fā)展和更替。如今使用的4G和4G+通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸效率難以滿足當(dāng)今客戶的需求。與傳統(tǒng)的4G和4G+系統(tǒng)相比，5G通信系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸效率高、應(yīng)用范圍廣以及改進(jìn)空間大等特點。當(dāng)前，我國在5G技術(shù)的研發(fā)上已取得了長足進(jìn)步，因此將致力于加強5G技術(shù)的聯(lián)合發(fā)展，擴(kuò)大技術(shù)應(yīng)用范圍，從而更好地為人們服務(wù)。

2 無線傳輸技術(shù)

2.1 全雙工技術(shù)

這項技術(shù)是指雙向數(shù)據(jù)的傳輸和發(fā)送。它允許雙向數(shù)據(jù)傳輸，且多個設(shè)備可以同時運行。比如，移動設(shè)備可以使用全雙工技術(shù)實現(xiàn)互操作性。一側(cè)有聲音發(fā)出，另一側(cè)就可以接收到發(fā)送的聲音信號，從而實現(xiàn)交互。4G移動通信系統(tǒng)可以區(qū)分信號，但是不能進(jìn)行對雙向數(shù)據(jù)的傳輸，因此會浪費通信時間。

2.2 多輸入多輸出技術(shù)

在構(gòu)建5G無線通信系統(tǒng)的過程中，為了防止信道衰減，需要用到不同的天線，而這可能會使信號傳輸變得困難。各種天線單元可以擴(kuò)展信道容量，增加通信頻率并加快通信速度。當(dāng)今的WLAN基于多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)可以接收和發(fā)送信號，以滿足通信需求。MIMO比例越高，天線越大，輔助范圍越大。使用該技術(shù)時，必須調(diào)整基站中的天線數(shù)量，可采用集中式配置方法或分布式配置方法。它的規(guī)模與性能密切相關(guān)，需要開發(fā)其空間資源，以允許用戶在更寬的通信空間中進(jìn)行交互[1]。

3 5G無線系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 無線接口技術(shù)

無線接口技術(shù)具有諸多優(yōu)點，應(yīng)重點關(guān)注以下內(nèi)容。第一，使用的無線電接口技術(shù)必須能夠控制網(wǎng)絡(luò)。寬帶訪問的數(shù)據(jù)傳輸速率為1 Gb/s，因此用戶可以享受更高的下載速度。技術(shù)使用的靈活性，改善了人們的網(wǎng)絡(luò)體驗。第二，無線接口技術(shù)對傳感器和信號類型提出了特殊要求?？罩薪涌诩夹g(shù)使用的傳感器是IoT傳感器，可以確保網(wǎng)絡(luò)信號電平在一定范圍內(nèi)相對較大。第三，無線電接口技術(shù)中，經(jīng)常使用動態(tài)無線電接口技術(shù)。在此過程中，將使用副載波多址、正交頻分復(fù)用等作為基本的技術(shù)支持。

3.2 自組織技術(shù)

傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要以人工為基礎(chǔ)，管理人員必須動態(tài)控制移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，監(jiān)視過程消耗了大量的人力和物力，增加了移動通信網(wǎng)絡(luò)的成本。根據(jù)相關(guān)信息，移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的運營成本通常占總成本的七成左右，因此應(yīng)壓縮成本以最大化成本效益。在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，無線網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)展，有必要執(zhí)行系統(tǒng)的自組織功能，以替代勞動開發(fā)方法并降低運營成本。自組織技術(shù)有助于移動通信系統(tǒng)的智能運行，獨立配置并自動恢復(fù)5G無線通信系統(tǒng)[2]。無論是計劃還是部署網(wǎng)絡(luò)，5G無線系統(tǒng)都可以實現(xiàn)自動運行，同時減少對環(huán)境的影響。5G無線系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制復(fù)雜度過高，必須依靠自組織技術(shù)制定計劃。首先需要分析網(wǎng)絡(luò)需求并制定需求計劃，其次有必要檢查網(wǎng)絡(luò)的自組織能力并填補系統(tǒng)中的空白，最后需要制定計劃來持續(xù)改進(jìn)5G無線通信系統(tǒng)。

3.3 云計算技術(shù)

在全球范圍內(nèi)，云計算已經(jīng)擁有超過500億個網(wǎng)絡(luò)連接。在云計算技術(shù)平臺上，存儲和分析這些數(shù)據(jù)可進(jìn)一步增強終端設(shè)備的計算能力和分析能力，并顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速度和計算能力。云計算技術(shù)一方面可不斷提高應(yīng)用的有效速度，另一方面極大地優(yōu)化了開發(fā)通信系統(tǒng)的方式和方法。作為通信系統(tǒng)最有潛力和最有利可圖的技術(shù)環(huán)境，5G通信系統(tǒng)還應(yīng)積極使用和共享云計算技術(shù)，并結(jié)合5G連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，充分利用分布式網(wǎng)絡(luò)資源的高度集度，準(zhǔn)確計算相關(guān)數(shù)據(jù)。5G通信技術(shù)系統(tǒng)與移動云計算技術(shù)的進(jìn)一步集成多使用自主階段算法、在線階段算法等，以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)壓縮密度并擴(kuò)展存儲容量，同時有效避免了云計算的技術(shù)缺陷和延遲缺陷[3]。

3.4 高頻毫米波通信技術(shù)

在5G技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)階段，頻譜資源的匱乏已成為阻礙5G技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著研究與開發(fā)的不斷進(jìn)步，毫米波高頻通信技術(shù)的研究與開發(fā)成功解決了這一技術(shù)問題。毫米波是指波長為1～10 mm的電磁波。如今，人們越來越關(guān)注毫米波在無線通信系統(tǒng)中的使用。但是，毫米波高頻通信技術(shù)也存在缺點。例如：毫米波在檢測過程中經(jīng)常被散射，極大地影響了5G通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性；毫米波高頻通信技術(shù)仍處于測試階段。對于低頻通信，可以將毫米波高頻通信技術(shù)用作技術(shù)支持[4]。

3.5 綠色通信技術(shù)

移動通信技術(shù)在傳輸信息和同步信息中具有重要作用。隨著5G無線通信系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，環(huán)境友好的通信技術(shù)已逐漸完善，可以有效解決5G無線通信系統(tǒng)功耗較高的問題。為了進(jìn)一步改善環(huán)境友好的通信技術(shù)，從事信息技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域研究與開發(fā)的人員應(yīng)準(zhǔn)確監(jiān)控5G無線通信系統(tǒng)中頻譜效率與能耗之間的關(guān)系，并全面優(yōu)化和改善其所包含的各種通信資源。從有效利用和消耗通信資源的兩個方面深入研究通信相關(guān)問題，同時節(jié)約能源，有效提高通信質(zhì)量。隨著中國通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，5G無線通信系統(tǒng)將成為未來通信技術(shù)的基礎(chǔ)。因此，5G無線通信系統(tǒng)的技術(shù)專家必須準(zhǔn)確地解5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，為5G無線通信系統(tǒng)的有效運行提供重要的技術(shù)支持。同時，需積極記性環(huán)保通信技術(shù)發(fā)展及研究，促進(jìn)環(huán)境友好型通信技術(shù)持續(xù)優(yōu)化、改革和改進(jìn)，從而不斷提高5G無線通信系統(tǒng)的水平。

3.6 超密異構(gòu)技術(shù)

超密集異構(gòu)技術(shù)可加密網(wǎng)絡(luò)空間、改善數(shù)據(jù)流并優(yōu)化5G無線系統(tǒng)性能。超密異構(gòu)技術(shù)取決于基站，可以依靠基站實現(xiàn)空間復(fù)用的效果。目前，中國的超高密度異構(gòu)技術(shù)還處于發(fā)展初期，超高密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還存在諸多問題。例如，現(xiàn)代的超高密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點很多，節(jié)點之間的相互距離很小，而5G無線設(shè)備系統(tǒng)容易受到干擾。部署具有大量用戶的節(jié)點很容易導(dǎo)致拓?fù)涓?，并使系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜化。針對這一問題，技術(shù)人員需要加大技術(shù)創(chuàng)新力度，深入研究5G無線系統(tǒng)的特性，了解拓?fù)渥兓?，并及時發(fā)現(xiàn)缺陷。

4 結(jié) 論

5G無線系統(tǒng)是未來通信領(lǐng)域的重點，科研人員的研究和開發(fā)應(yīng)專注于此，不斷改善通信質(zhì)量，從而為人們提供更好的服務(wù)。