5G無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探析

張 瑜

（國家廣播電視總局七六三臺，吉林 吉林 132400）

0 引言

在現(xiàn)代人的生活中，通信已經(jīng)成為其出行、工作、娛樂以及社交的一部分。為滿足人們的通信交流需求，通信技術(shù)的支持必不可少，也需要通信設(shè)備的配合。伴隨著通信設(shè)備的不斷普及，數(shù)據(jù)傳輸量也在持續(xù)增加，就目前的通信技術(shù)而言，其越來越無法滿足信息流通的要求。所以，做好持續(xù)的開發(fā)與改進(jìn)，與客戶的實際需求相互匹配起來，才是5G無線通信系統(tǒng)研究的本質(zhì)。

1 5G無線通信系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢

針對5G無線通信技術(shù)進(jìn)行研究，要明確其特點、了解其優(yōu)勢，實現(xiàn)對其關(guān)鍵技術(shù)的分析與認(rèn)識。5G無線通信系統(tǒng)在特點層面上實現(xiàn)了多元化通信技術(shù)的相互融合，而在技術(shù)方面呈現(xiàn)出速率快、兼容的優(yōu)勢。

1.1 多元化通信技術(shù)融合

基于傳統(tǒng)通信技術(shù)發(fā)展而來的5G無線通信系統(tǒng)集合了多元化通信技術(shù)手段，通過彼此之間的相互組合就可以實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的持續(xù)深化發(fā)展，完成對優(yōu)質(zhì)資源的合理挖掘。在系統(tǒng)之中，基于5G無線通信技術(shù)來實現(xiàn)新型、互換的信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的構(gòu)建；在居民區(qū)中，普及和應(yīng)用5G無線通信技術(shù)，方便了人們的通信，利用小型基站就可以滿足網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋要求；按照網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的現(xiàn)實條件，通過合理選擇空間位置，也可以實現(xiàn)區(qū)域之中網(wǎng)絡(luò)傳輸信息速度的提高，形成宏峰窩網(wǎng)絡(luò)模式，促使存儲信息的容量不斷擴(kuò)大，大大提高人們上網(wǎng)的速度。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

第一，速率快。相比4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，5G通信技術(shù)存在科學(xué)性、先進(jìn)性，并且擁有極快的傳輸速度。第二，兼容性。5G無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有其他下級網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢與特點，不僅可以滿足多個網(wǎng)絡(luò)同時運行的要求，也可以實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)與藍(lán)牙的信息接收，其不但有良好的兼容性，還能擴(kuò)展通信技術(shù)。另外，在實際發(fā)展之中，電子商務(wù)持續(xù)進(jìn)步，合理使用5G通信技術(shù)可以讓電子商務(wù)支付的安全性更高[1]。

2 5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

針對5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，其主要包含大規(guī)模MIMO技術(shù)、毫米波高頻段通信技術(shù)、超密集異構(gòu)技術(shù)、自組織技術(shù)等，通過對技術(shù)層面的仔細(xì)分析，就能夠了解5G無線通信系統(tǒng)的未來發(fā)展之路。

2.1 大規(guī)模MIMO技術(shù)

在研究之后，多天線技術(shù)的運用，逐步提升通信對應(yīng)的頻譜效率，這樣也是多天線技術(shù)得到普及與應(yīng)用的根本所在。使用5G無線通信系統(tǒng)時就會有多天線技術(shù)的應(yīng)用，通過增加MIMO信道通信數(shù)量，實現(xiàn)與客戶的在線溝通，同時確保其通信質(zhì)量，實現(xiàn)高強度工作機(jī)能的全面提升。但是要注意一點：應(yīng)用大規(guī)模MIMO系統(tǒng)不是無懈可擊的，其劣勢相對明顯，一旦屬于單系統(tǒng)的應(yīng)用，那么多天線技術(shù)就會瘋狂擠壓、摧毀系統(tǒng)空間，完全喪失系統(tǒng)工作技能，導(dǎo)致系統(tǒng)面臨癱瘓的風(fēng)險。所以針對大規(guī)模MIMO技術(shù)的使用，必須要做好相應(yīng)的完善與開發(fā)工作，實現(xiàn)系統(tǒng)適用性的全面提升。

2.2 毫米波高頻段通信技術(shù)

目前，我國處于5G技術(shù)開發(fā)和發(fā)展的關(guān)鍵階段，稀缺的頻譜資源對于5G技術(shù)的發(fā)展形成了較大的阻礙，伴隨著該項技術(shù)的不斷發(fā)展，采用毫米波高頻通信技術(shù)就可以將技術(shù)難關(guān)攻破。毫米波屬于1-10 mm之間波長的電磁破，在當(dāng)今的無線通信系統(tǒng)中，毫米波應(yīng)用越來越廣泛，但是使用毫米波高頻通信技術(shù)依舊有弱點存在，如在具體的檢測中會有散失現(xiàn)象，進(jìn)而影響5G通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前的毫米波高頻通信技術(shù)依舊處于測試之中，對于不同的通信頻率，就能夠讓毫米波高頻通信技術(shù)直接成為技術(shù)方面的支撐。因此，在未來的5G時代中，想要完美應(yīng)用這項技術(shù)，就需要進(jìn)一步加強研發(fā)，實現(xiàn)技術(shù)攻關(guān)，最終讓其應(yīng)用更有效、更高效[2]。

如圖1所示，在2019年的華為開發(fā)者大會上，華為公司就運用毫米波技術(shù)以及基站通信在線4K高清視頻，從而在真實的環(huán)境下，讓華為的折疊手機(jī)直接實現(xiàn)了端到端的通信，屬于全球首例，這就顯示出其在Sub 6G低頻領(lǐng)域中擁有的強大優(yōu)勢，同時在高頻領(lǐng)域之中也處于領(lǐng)先的地位。使用華為5G基帶芯片巴龍5000，達(dá)成了26 GHz和28 GHz的實際要求，并且也可以對應(yīng)獲取Sub 6G C-Band頻段支撐。在采用了毫米波大寬帶技術(shù)之后，其而不是你很就可以滿足6.5 Gb/s的理論速度。這就是應(yīng)用毫米波高頻段通信技術(shù)的一種良好體現(xiàn)，也是人們在今后的研究中需要持續(xù)深入的部分。

圖1 華為展示5G毫米波手機(jī)通信和毫米波應(yīng)用

2.3 超密集異構(gòu)技術(shù)

針對網(wǎng)絡(luò)空間的加密，利用超密集異構(gòu)技術(shù)來實現(xiàn)，就可以滿足數(shù)據(jù)流量的全面提升，同時也能夠優(yōu)化其5G無線通信系統(tǒng)性能。基于基站作為超密集的異構(gòu)技術(shù)，最終獲取重復(fù)利用基站空間的成效。目前，超密集異購技術(shù)在我國的研發(fā)依舊處于初期階段，其面臨的問題在于：網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點較多，并且節(jié)點之間的距離偏小，這樣會導(dǎo)致5G無線通信系統(tǒng)容易受到干擾。并且大量用戶部署節(jié)點也可能會產(chǎn)生拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的維護(hù)與檢修難度進(jìn)一步增加?；谶@一問題的分析與闡述，就可以滿足技術(shù)層次上的創(chuàng)新，這樣就可以針對5G無線通信系統(tǒng)持續(xù)的深入研究，針對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變化加以洞察，從而實現(xiàn)故障與問題的捕捉，最終達(dá)成無線通信的需求。

2.4 自組織技術(shù)

傳統(tǒng)模式下的移動網(wǎng)絡(luò)通信，還需要人力加以支持，但是針對網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，依舊需要實現(xiàn)其動態(tài)的監(jiān)測處理。在具體的監(jiān)測環(huán)節(jié)則需要大量人力與物力資源的支持，導(dǎo)致移動網(wǎng)絡(luò)通信成本增加。就相關(guān)的資料分析來看，移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)運行花費的成本超過總成本的70%，所以需要最大限度壓縮成本，獲取最大化的成本效益。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，在無線網(wǎng)絡(luò)持續(xù)擴(kuò)展的今天，傳統(tǒng)的人力方式無法滿足時代的發(fā)展要求，應(yīng)將無線網(wǎng)絡(luò)的自組織功能發(fā)揮出來，節(jié)省運行成本?；谧越M織技術(shù)的合理使用，通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)其智能化的運轉(zhuǎn)，最終達(dá)成自主配置、自動愈合的基本要求。無論是在實施網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，還是在網(wǎng)絡(luò)的部署環(huán)節(jié)，都可以利用5G無線通信來實現(xiàn)自動運行，這樣才能將外部環(huán)境的不利影響消除掉?？紤]到5G無線通信系統(tǒng)本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，導(dǎo)致其管理難度進(jìn)一步加大，就需要利用自組織來形成相應(yīng)的維護(hù)方案。第一，分析網(wǎng)絡(luò)的實際需求，并且按照需求來制定管理維護(hù)方案。第二，加強對網(wǎng)絡(luò)自組織能力的測試，針對系統(tǒng)進(jìn)行查漏補缺。第三，認(rèn)真執(zhí)行管理維護(hù)方案，實現(xiàn)5G無線通信系統(tǒng)的持續(xù)改進(jìn)[3]。

3 結(jié)束語

總而言之，在經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展與更新的時代，通信技術(shù)表現(xiàn)出極強的生命力，尤其是5G無線通信系統(tǒng)的活力極強。在國際競爭中，通信技術(shù)成為國家戰(zhàn)略層次上的關(guān)鍵性技術(shù)，必須要不斷進(jìn)行創(chuàng)新與研究。伴隨著通信技術(shù)的日益成熟與進(jìn)步， 5G無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)對未來通信技術(shù)的引領(lǐng)，成為前瞻性的產(chǎn)業(yè)，雖然信息系統(tǒng)本身擁有即時性與溝通協(xié)作能力較強的優(yōu)勢，但是5G無線通信系統(tǒng)的發(fā)展對人們提出嚴(yán)格的要求，必定會面臨技術(shù)問題、阻礙，務(wù)必要持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新，實現(xiàn)5G無線通信系統(tǒng)的高效化運行。