蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡關鍵技術研究分析

劉偉勝

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蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡關鍵技術研究分析

劉偉勝

公誠管理咨詢有限公司，廣東 惠州 516003

隨著無線移動設備數(shù)量和服務的激增，現(xiàn)代人對于無線通信網(wǎng)絡應用的需求逐漸提升，給無線系統(tǒng)設計師提出了新的難題。針對蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的關鍵技術進行分析，構(gòu)建一個室內(nèi)場景和室外場景分離的小區(qū)結(jié)構(gòu)，在此基礎上進行5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中新技術的研究，積極面對未來的挑戰(zhàn)。

蜂窩結(jié)構(gòu)；5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)；關鍵技術

引言

近幾年來，隨著科學技術的不斷完善，無線移動通信在現(xiàn)代社會中的應用逐漸廣泛，先后推出了2G、3G、4G無線移動網(wǎng)絡，從傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成多元化的網(wǎng)絡形式，能夠滿足IMT-A使用IP提供所有服務的個性化需求，同時結(jié)合了各種類型的現(xiàn)代化無線電接口技術，比較常見的有正交頻分復用（OFDM）、多輸入多輸出（MIMO）等，為5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的研究提供了可靠的數(shù)據(jù)參考。

1 5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)更加現(xiàn)代化的5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，需要在傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)的基礎上進行完善，設計出更加優(yōu)秀的無線通信蜂窩結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的小區(qū)結(jié)構(gòu)在設計的過程中結(jié)合了現(xiàn)代人使用無線通信網(wǎng)絡時的特征，在移動通信小區(qū)中間設立一個室外基站，信號傳輸?shù)绞覂?nèi)需要通過穿過建筑物墻壁，在一定程度上降低了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，造成了嚴重的能量損耗。5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)設計的關鍵在于將室外場景和室內(nèi)場景相分離，最大限度的避免了穿透墻壁造成的能量損耗[1]。圖1為5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)設計示意圖。

圖1 5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)設計示意圖

2 5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的關鍵技術

2.1 多輸入多輸出（MIMO）技術

多輸入多輸出（MIMO）技術是MIMO系統(tǒng)運行中的關鍵技術，利用多個天線將接收器和發(fā)射器連接在一起，通過添加天線的方式來容納更多的信息數(shù)據(jù)，與其他技術相比在可靠性和頻譜效率上都有所提升。在MIMO系統(tǒng)運行的過程中，發(fā)射器與接收器之間用大量的天線元件連接，一個設備中的許多部件都與接收天線直接相連。多輸入多輸出（MIMO）技術在傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)的基礎上進行完善，保留了傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)中的優(yōu)勢，對MIMO系統(tǒng)中存在的缺陷進行調(diào)試，降低噪聲對系統(tǒng)運行的影響，通過簡化線性預編碼和檢測方法來消除小區(qū)內(nèi)的干擾[2]，最大限度的發(fā)揮出多輸入多輸出（MIMO）技術的優(yōu)勢。

2.2 空間調(diào)制技術

空間調(diào)制技術是一種新型的多輸入多輸出（MIMO）技術，在不影響MIMO系統(tǒng)正常運行的前提下，對多輸入多輸出（MIMO）技術進行完善，有效降低其使用過程中的復雜程度，同時利用天線發(fā)送多個數(shù)據(jù)流，儲存在每個陣列天線的發(fā)射天線空間位置當中。陣列天線在空間調(diào)制技術的應用過程中起到第二星座圖的作用，通過對星座圖的合理分析能夠有效提升信息傳輸?shù)乃俾剩瑢崿F(xiàn)空間復用的效果[3]。圖1-2為空間調(diào)試技術使用的例子，4個發(fā)射天線的SM星座圖有和正交相移鍵控調(diào)制的空間坐標圖，接收器能夠使用最大似然檢測解碼接收的信號。

圖1-2SM的星座圖

2.3 認知無線電網(wǎng)絡技術

CF網(wǎng)絡是一種新型的無線電技術，在現(xiàn)代社會中具有良好的發(fā)展前景，能夠在一定程度上改善擁擠的RF頻譜，最大限度的發(fā)揮出無線電頻譜的重要作用。CR網(wǎng)絡在使用過程中可以對周圍的環(huán)境進行感知，針對感知到的結(jié)果進行傳輸功率的調(diào)節(jié)，降低無線信號在傳輸過程中存在的干擾，避免用戶出現(xiàn)碰撞的情況發(fā)生。在存在容錯干擾的CR網(wǎng)絡當中，用戶可以利用CR網(wǎng)絡實現(xiàn)無線電資源的共享，有效提升無線電技術在5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中的應用，進一步加快信息傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量，拓寬蜂窩網(wǎng)絡的容量[4]。

2.4 移動基站技術

移動基站技術是在科學技術飛速發(fā)展的背景下延伸出來的一項新概念，將會成為未來5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)建設的關鍵技術。移動基站技術在使用的過程中結(jié)合了毫微微蜂窩技術和移動中繼的概念，將移動基站作為一個獨立的小區(qū)進行設計，能夠針對周圍環(huán)境的實際情況進行基站的移動，更好的與運營商進行連接。而且，移動基站的分布范圍也比較廣泛，像是公共交通汽車、火車、私家車等都可以安裝移動基站，最大限度的保障了無線信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。另外，移動基站技術還能夠提高蜂窩網(wǎng)絡的使用效果，加強整個網(wǎng)絡的頻譜效率，盡可能減少心靈網(wǎng)絡產(chǎn)生的開銷，同時還能夠降低無線傳輸過程中所消耗的能量，進一步推動5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的順利研究。

2.5 綠色通信技術

在設計5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)在設計的時候，應該結(jié)合能量消耗實際情況進行分析，盡可能降低系統(tǒng)運行過程中的能量損耗，實現(xiàn)更加綠色的無線通信系統(tǒng)。目前，節(jié)能減排已經(jīng)成為全世界都在重點關注的話題，運營商都希望無線通信系統(tǒng)在運行的過程中能夠產(chǎn)生更少的二氧化碳排放量，進一步降低能源損耗。室內(nèi)通信技術在使用過程中能夠有效實現(xiàn)降低能耗的目標，盡可能的提升能源利用效率，從而制定更加完善的部署方案，為發(fā)射機和接收機的使用創(chuàng)造更好的信道環(huán)境。另外，采取室內(nèi)流量和室外流量分離的方式也能夠在一定程度上降低信息傳輸功率，合理進行蜂窩基站中無線資源的分配[5]。

3 結(jié)論

綜上分析可知，5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為給未來通信領域的主流趨勢，本文針對5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中各種性能的需求構(gòu)建了一個新型的5G蜂窩結(jié)構(gòu)，將室內(nèi)應用和室外應用進行妥善的劃分，利用DAS技術和多輸入多輸出（MIMO）技術來提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，盡可能減少信息傳輸過程中對室外基站造成的壓力，確保5G無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全運行。

[1]王瓊等.蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡關鍵技術[J].廣東通信技術，2016

[2]王新玲.面向5G移動網(wǎng)絡綠色通信關鍵技術研究[D].電子科技大學，2015

[3]雷秋燕等.基于C-RAN的5G無線接入網(wǎng)架構(gòu)[J].電信科學，2015

[4]周一青等.第五代移動通信系統(tǒng)5G標準化展望與關鍵技術研究[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2015

[5]吳杰.面向5G的無線網(wǎng)絡節(jié)能技術研究[D].南京：東南大學，2015

Research on Key Technology of Honeycomb Structure and 5G Wireless Communication Network

Liu Weisheng

Gongcheng Management Consulting Co., Ltd., Guangdong Huizhou 516003

With the proliferation of wireless mobile devices and the proliferation of services, modern demand for wireless communication network applications gradually increased, to the wireless system designers put forward new problems.In this paper, we will analyze the key technologies of cellular structure and 5G wireless communication network system to construct a cell structure with indoor scene and outdoor scene separation.On this basis, we will study the new technology in 5G wireless communication network system, and actively face the future challenge.

cellular structure; 5G wireless communication network system; key technology

TN929.5

A

1009-6434（2017）04-0075-02