5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

吳比特 傅力健

中圖分類號：TN929.5 文獻標(biāo)識：A 文章編號：1674-1145（2020）02-132-01

摘 要 現(xiàn)如今，我國是科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新時期，信息化時代在我國已經(jīng)來臨，通訊技術(shù)的完備與否涉及人們生活的點點滴滴，而

5G技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用必將成為未來通信技術(shù)的重中之重。但是就現(xiàn)階段而言，5G技術(shù)的研發(fā)尚在萌發(fā)期，相應(yīng)的技術(shù)成果并未明朗，各種技術(shù)環(huán)節(jié)的需要進一步的調(diào)整和細化，從而實現(xiàn)技術(shù)的成熟和穩(wěn)定，加速5G時代的到來。那么，本文就對當(dāng)下5G無線通訊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行分析和研究，闡明5G技術(shù)的關(guān)鍵所在。

關(guān)鍵詞 5G通訊無線系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) 大規(guī)模MIMO 技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活方式發(fā)生了很大的變化。而通信技術(shù)的不斷升級，讓人們的生活更加的便利，出行更加的方便。2020年之后人類社會將全面邁入5G通信時代，這種技術(shù)是一種融合了多種高科技的新技術(shù)，未來也將滿足更多的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，并且進一步提升用戶的使用體驗。隨著傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悩?gòu)蜂窩，無線通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸能力將變得更加強大，這也就為5G的各項技術(shù)的發(fā)展和成熟創(chuàng)造了良好的市場環(huán)境。

一、5G無線通信技術(shù)的含義

5G通信已成為科技發(fā)展的重心，根據(jù)近幾年的新聞報道和重點關(guān)注內(nèi)容來看，目前的無線通信技術(shù)代表著國家的科技發(fā)展新型力量，根據(jù)調(diào)查顯示，只有一部分的國家享有5G通信技術(shù)，該技術(shù)并不能在短時間內(nèi)得到廣泛的普及。

二、5G無線通訊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）大規(guī)模MIMO技術(shù)

據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)論和實際應(yīng)用經(jīng)驗表明，在通訊領(lǐng)域中提升頻譜效率的唯一手段便是應(yīng)用多天線技術(shù)，這也是多天線技術(shù)普及應(yīng)用的原因所在。而5G通訊技術(shù)中同樣會應(yīng)用多天線技術(shù)，增加MIMO信道通訊數(shù)量，實現(xiàn)多客戶同時在線溝通，并保證通訊質(zhì)量，進而實現(xiàn)無視通訊環(huán)境的高強度工作機能。但大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的應(yīng)用也并非無懈可擊，其劣勢也極為明顯，一旦應(yīng)用于單個系統(tǒng)，多天線技術(shù)就會對系統(tǒng)空間進行瘋狂的擠壓和摧毀，使系統(tǒng)的工作機能全部喪失，最后進入癱瘓狀態(tài)。因此，在應(yīng)用大規(guī)模MIMO技術(shù)時，相關(guān)研發(fā)人員還需要進一步的完善和開發(fā)，提升系統(tǒng)的適用性。

（二）綠色通信技術(shù)

最近幾年來，通信產(chǎn)生的能量消耗引起了全球的通信技術(shù)的研究人員關(guān)注，同時也給全球的通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。一句有關(guān)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，通信技術(shù)產(chǎn)生的能量消耗大約占全球能量消耗的百分之3，并且每年都以百分之20左右的增速在持續(xù)增長。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及，信息傳遞過程中消耗的能量也持續(xù)增高，所以5G技術(shù)發(fā)展的同時也要考慮到能源的合理利用這一塊。當(dāng)前，很多的研究團隊都在研究企業(yè)的綠色通信技術(shù)，這種綠色的通信技術(shù)模塊主要就是通過減少既有系統(tǒng)的能源消耗來進行的，也就是在不同的場景要有不同的容量選擇模式，這種選擇的模式要科學(xué)有效，既要保證高峰期時期數(shù)據(jù)的迅速傳輸，也要保證低峰期時減少功率的發(fā)射帶寬，進而節(jié)約能源。

（三）自組織技術(shù)

傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要依靠人力運作方式，管理者需要對移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，需要耗費許多人力資源、物力資源，加大移動網(wǎng)絡(luò)通信成本。據(jù)相關(guān)資料，移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)運行成本基本占據(jù)總成本的百分之七十，因此必須對成本進行壓縮，實現(xiàn)成本效益的最大化。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)繼續(xù)擴展，傳統(tǒng)人力運作方式并不適用，需要發(fā)揮系統(tǒng)的自組織功能，取代人力運作方式，降低運行成本。自組織技術(shù)助力了移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的智能運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了5G無線通信系統(tǒng)的自主配置、自動愈合等。無論是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃還是網(wǎng)絡(luò)部署，5G無線通信系統(tǒng)都實現(xiàn)了自動運行，削弱了外部環(huán)境的不利影響。5G無線通信系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理難度偏大，需要依靠自組織技術(shù)形成方案：第一，需要分析網(wǎng)絡(luò)需求，并制定需求方案。第二，需要測試網(wǎng)絡(luò)的自組織能力，對系統(tǒng)查漏補缺。第三，需要執(zhí)行方案，不斷改進5G無線通信系統(tǒng)。

（四）低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（LPWA）

mMTC是5G的一大場景，5G的目標(biāo)是萬物互聯(lián)，考慮未來物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量指數(shù)級增長，LPWA（低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)在5G時代至關(guān)重要。一些LPWA（低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)正在廣泛部署，比如LTE- M（也稱為CAT- M1）、NB- IoT（CAT- NB1）、Lora、Sigfox等，功耗低、覆蓋廣、成本低和連接數(shù)量大，是這些技術(shù)共有的特點，但這些技術(shù)特點之間本身是相互矛盾的：一方面，我們通過降低功耗的辦法，比如讓物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送完數(shù)據(jù)后就進入休眠狀態(tài)，比如縮小覆蓋范圍，來延長電池壽命（通常幾年到10年）；另一方面，我們又不得不增加每bit的傳輸功率和降低數(shù)據(jù)速率來增強覆蓋范圍，因此，根據(jù)不同的應(yīng)用場景權(quán)衡利弊，在這些矛盾中尋求最佳的平衡點，是LPWA技術(shù)的長期課題。

三、結(jié)語

隨著無線電通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，人們對于新興多媒體終端的需求更加廣泛，而信息通信技術(shù)發(fā)展所帶來的的問題也會凸顯，其中最主要的就是能源消耗問題。所以5G信息傳輸技術(shù)在發(fā)展的同時，也在面臨著很多的挑戰(zhàn)，綠色可持續(xù)的發(fā)展就是其中一個亟待解決的問題。

參考文獻：

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