前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了面向5G無線通信系統(tǒng)技術(shù)探討范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。
【摘要】如今,互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在我國得到了快速發(fā)展,推動(dòng)了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,促進(jìn)傳統(tǒng)宏基站模式向多元化異構(gòu)模式的轉(zhuǎn)變,以實(shí)現(xiàn)各種通信資源的有效融合。然而,在5G通信系統(tǒng)發(fā)展階段,由于通信數(shù)據(jù)流量不斷增加,進(jìn)而對(duì)信號(hào)抗干擾性能的要求越來越高,而4G通信技術(shù)已經(jīng)無法滿足其要求,這樣一來面向5g無線通信系統(tǒng)就得到了快速發(fā)展,本文將會(huì)對(duì)5G無線通信技術(shù)的概念和種類進(jìn)行介紹,重點(diǎn)講解了關(guān)鍵技術(shù),以期更好的推動(dòng)5G無線通信系統(tǒng)的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】5G無線通信技術(shù);類型;關(guān)鍵技術(shù)
引言:
近些年來,移動(dòng)通信技術(shù)在我國發(fā)生了很大的改變,在各個(gè)領(lǐng)域中均得到了廣泛應(yīng)用。如今,隨著各移動(dòng)終端設(shè)備的廣泛發(fā)展和普及,大大提高了多媒體數(shù)據(jù)的傳輸量,為了更好的滿足未來發(fā)展要求,則需要在控制運(yùn)行成本的同時(shí),加大對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的更新與升級(jí)。面向5G無線通信技術(shù)的問世,極大的滿足了新時(shí)展需求,推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。
一、5G無線通信技術(shù)概述
1.15G無線通信技術(shù)內(nèi)涵
這里所提及到的5G無線通信技術(shù)一般是指第五代移動(dòng)通信技術(shù),目前對(duì)其定義還不夠明確,其主要是4G通信的延伸,而且網(wǎng)速將達(dá)到10Gb/s,是4G網(wǎng)速的幾百倍。雖然5G無線通信技術(shù)得到了各國的高度重視,然而普及率還比較低,且對(duì)其安全問題要給予重點(diǎn)研究。
1.2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類型
1.自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是5G無線通信技術(shù)中比較常見的一類技術(shù),早在3G時(shí)代自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念就被提出,然而發(fā)展到5G時(shí)代時(shí),自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)仍然是比較關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)?;?G時(shí)代背景下,網(wǎng)絡(luò)致密化增加了網(wǎng)絡(luò)管理的難度,而借助自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠降低網(wǎng)絡(luò)致密化帶來的干擾,進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)管理效率。同時(shí),自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以優(yōu)化和調(diào)整現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)人工部署,在減少資源浪費(fèi)的基礎(chǔ)上,提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。2.軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是無線通信系統(tǒng)中最先提及到的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)種類,是從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層中將控制功能剝離出來,在通過中心控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的統(tǒng)一控制,該控制器既能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行感知,而且在計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)路徑方面發(fā)揮著不可替代的作用。實(shí)際上,軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過南向API(比如OpenFLow)來實(shí)現(xiàn)與控制器和交換機(jī)的有效連接,通過北向API來實(shí)現(xiàn)與控制器和應(yīng)用程序的連接。3.網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。借助IT虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能軟件化的目的,并借助通用硬件設(shè)備來取代傳統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備。通常情況下,網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化一般是借助虛擬機(jī)的形式來將網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行于白盒或通用硬件設(shè)備之上,以期實(shí)現(xiàn)配置可擴(kuò)展性、靈活性和移動(dòng)性的作用,進(jìn)而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)CAPEX和OPEX的目的。實(shí)際上,網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備比較多,具體如下:交換機(jī)(比如OpenvSwitch)、歸屬位置寄存器(HLR)、路由器、GGSN、CGSN、SGSN、RNC(無線網(wǎng)絡(luò)控制器)、PGW(分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān))、SGw(服務(wù)網(wǎng)關(guān))、BRAS(寬帶遠(yuǎn)程接入服務(wù)器)、RGw(接入網(wǎng)關(guān))、DPI(深度包檢測(cè))、cGNAT(運(yùn)營商級(jí)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器)、MME(移動(dòng)管理實(shí)體)、PE路由器等。
二、5G無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
2.1綠色通信技術(shù)
由于5G無線通信系統(tǒng)自身具有比較強(qiáng)的信息同步和信息溝通能力,因此得到了各個(gè)國家的高度重視,并加大對(duì)該技術(shù)的研發(fā)。在傳統(tǒng)4G無線通信系統(tǒng)中,綠色通信技術(shù)就開始被提及,然而,因?yàn)榧夹g(shù)水平不夠成熟,并未得到有效的應(yīng)用。如今,隨著5G無線通信系統(tǒng)的問世和發(fā)展,使得綠色通信技術(shù)再次被提及和應(yīng)用,其可以將5G無線通信系統(tǒng)高能耗問題得到有效解決。為了使綠色通信技術(shù)得到進(jìn)一步優(yōu)化和完善,信息技術(shù)專業(yè)研發(fā)人員需要加大對(duì)5G無線通信系統(tǒng)的了解和掌握,明確能源消耗和頻譜效率間的聯(lián)系,并全面優(yōu)化和完善各種通信資源。同時(shí)還需要從資源消耗和使用效率這兩個(gè)領(lǐng)域來對(duì)綠色通信技術(shù)的通信能力進(jìn)行深入挖掘,在滿足能源節(jié)約的同時(shí),來大大提高5G無線通信效率和質(zhì)量。如今,隨著我國通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展,5G無線通信系統(tǒng)必將發(fā)展成為科技領(lǐng)域的中堅(jiān)力量,進(jìn)而全面實(shí)現(xiàn)信息同步和信息溝通效果。作為5G無線通信技術(shù)人員,要根據(jù)實(shí)際情況來對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)給予準(zhǔn)確了解和掌握,這樣既可以確保5G無線通信系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行,而且還可以達(dá)到綠色通信的目標(biāo),進(jìn)一步推動(dòng)我國5G無線通信系統(tǒng)的發(fā)展。
2.2空口技術(shù)
空口技術(shù)在我國移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展中扮演著不可替代的角色,其中CDMA是3G通信網(wǎng)絡(luò)中比較常用的空口技術(shù),OFDM是4G通信網(wǎng)絡(luò)中比較常用的空口技術(shù),然而在5G無線通信系統(tǒng)發(fā)展過程中,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性與靈活性提出了較高要求,這樣就需要為其配備一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)格、高水平的空口技術(shù),其既可以使用1G/s帶寬,從而有效提高網(wǎng)絡(luò)下載速度,而且還需要配備物聯(lián)網(wǎng)傳感器,以期構(gòu)建完善的通信網(wǎng)絡(luò)體系。下面將會(huì)對(duì)5G無線通信系統(tǒng)中常見的兩種空口技術(shù)給予介紹。1.新波形F-OFDM(FilteredOFDM)技術(shù)。已有的4G的OFDM已經(jīng)無法滿足5G時(shí)代的發(fā)展要求,雖然OFDM可以通過串/并轉(zhuǎn)換調(diào)制將高速率數(shù)據(jù)傳輸至相互正交的子載波上去,并按照要求引入相應(yīng)的循環(huán)前綴,使碼間串?dāng)_問題得到有效解決,然而缺乏靈活性還是OFDM最突出的問題。目前,F(xiàn)-OFDM不僅可以為不同業(yè)務(wù)提供與之相匹配的Numerology和子載波間隔,以期更好的滿足不同業(yè)務(wù)所需要的時(shí)頻資源,而且F-OFDM還可以通過對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化來有效降低帶外泄露問題發(fā)生率,且能夠?qū)⒉煌訋чg的保護(hù)帶開銷控制在1%左右,在提高頻譜利用率的同時(shí),也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)碎片化頻譜的有效利用。2.新多址技術(shù)SCMA(SparseCodeMultipleAccess)技術(shù)。在5G無線通信系統(tǒng)中,新多址技術(shù)將會(huì)對(duì)空口資源的分配方式起到?jīng)Q定性作用,其能夠使連接數(shù)和頻譜效率大大提高。SCMA在5G無線通信系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用主要是由低密度擴(kuò)頻和高維調(diào)制兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)所決定,其中低密度擴(kuò)頻技術(shù)能夠?qū)蝹€(gè)子載波的用戶數(shù)據(jù)按照一定的方式擴(kuò)頻到4個(gè)子載波上,可供6個(gè)用戶共享。之所以叫低密度擴(kuò)頻,主要還是由于用戶數(shù)據(jù)只占用了其中2個(gè)子載波,這就使得另外2個(gè)子載波是空的,既SCMA中Sparse(稀疏)的來由。高維調(diào)制技術(shù)中主要是對(duì)相位和幅度進(jìn)行調(diào)制,這樣不僅可以使多用戶星座點(diǎn)間的歐氏距離被拉的更遠(yuǎn),而且還可以提高多用戶解調(diào)和抗干擾性能。實(shí)際上,每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)都能夠借助系統(tǒng)分配的稀疏碼本來達(dá)到高維調(diào)制的目的,加之系統(tǒng)又掌握了每個(gè)用戶的碼本,這樣一來在不正交的同時(shí),就可以將不同用戶最終解調(diào)出來。
2.3異構(gòu)無線通信技術(shù)
基于5G無線通信背景下,一般會(huì)產(chǎn)生多樣性的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn),并使其所覆蓋的區(qū)域得到有效拓寬。在異構(gòu)無線通信技術(shù)構(gòu)建過程中,要做好以下兩個(gè)方面的工作:1.小區(qū)部署。其通常是指在城市的每個(gè)小區(qū)中按照要求布置高質(zhì)量的小基站,這樣既可以形成一個(gè)健全、完整的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò),而且還可以全面提高數(shù)據(jù)信息的容量和互聯(lián)網(wǎng)體系的傳輸速度;2.D2D通信。其主要負(fù)責(zé)滿足部分區(qū)域的數(shù)據(jù)實(shí)際需要,并確保相鄰設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息交換,從而使5G無線通信系統(tǒng)的傳輸效率與質(zhì)量大大提升。在5G無線通信系統(tǒng)中,D2D的應(yīng)用場景如下:1.應(yīng)急通信。在5G無線通信系統(tǒng)運(yùn)行階段,如果通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)問題,終端之間可以借助D2D連接來構(gòu)建無線通信網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而在終端之間實(shí)現(xiàn)無線通信,保證后續(xù)災(zāi)難救援工作的順利進(jìn)行;2.社交應(yīng)用。借助D2D的發(fā)現(xiàn)功能可以使用戶挖掘鄰近區(qū)域相對(duì)比較感興趣的用戶,同時(shí)還可以在鄰近用戶間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效傳輸,如互動(dòng)游戲、內(nèi)容分享等;3.物聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)?;诤A拷K端場景下,對(duì)于一些低成本終端并非與基站直接接入,而是以D2D的方式來與鄰近的特殊終端進(jìn)行連接,這樣一來既可以借助該特殊終端來實(shí)現(xiàn)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的有效連接。
2.4云計(jì)算技術(shù)
近些年來,在信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下,5G無線通信系統(tǒng)具有“大連接”、“大帶寬”、“低延時(shí)”的特征,涌現(xiàn)出了大量的新型數(shù)字化業(yè)務(wù),且逐步實(shí)現(xiàn)了生活數(shù)字化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化,讓數(shù)據(jù)和連接無處不在。目前,5G無線通信系統(tǒng)開始與云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行結(jié)合組成了智能化基礎(chǔ)設(shè)施,為推動(dòng)智慧社會(huì)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。在新型信息基礎(chǔ)設(shè)施中,云已經(jīng)成為其中比較關(guān)鍵的組成部分,并且為政企提供了多元化的數(shù)字化服務(wù)。在5G時(shí)代背景下,云計(jì)算技術(shù)也得到了快速發(fā)展,具體表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面:(1)在各路云服務(wù)商中,邊緣計(jì)算成為新的競爭亮點(diǎn),在一定程度上推動(dòng)了5G時(shí)代云業(yè)務(wù)的發(fā)展,且具有比較大的發(fā)展?jié)摿ΑMǔG闆r下,云服務(wù)的頭部公司主要是借助云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來把云技術(shù)按照一定的方式下沉到邊緣側(cè),以達(dá)到強(qiáng)化邊緣側(cè)人工智能的目的。同時(shí),工業(yè)企業(yè)還可以借助豐富的工業(yè)場景來進(jìn)行邊緣計(jì)算,以此來提高現(xiàn)場級(jí)控制力,并未下一代智能化基礎(chǔ)設(shè)施布局奠定了良好基礎(chǔ);(2)云網(wǎng)融合的有效協(xié)同。如今,電信運(yùn)營商開始拓展和豐富云業(yè)務(wù)類型,同時(shí)一些頭部的云服務(wù)企業(yè)也開始擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)投資建設(shè)規(guī)模,并通過云網(wǎng)融合的方式來為廣大客戶提供更好的云使用體驗(yàn)。如今,隨著以“上云專線”、“云間互聯(lián)”為核心的云網(wǎng)融合產(chǎn)品不斷發(fā)展和成熟,云網(wǎng)融合開始從簡單互聯(lián)開始過渡到“云+網(wǎng)+業(yè)務(wù)”模式。實(shí)際上,云與企業(yè)應(yīng)用相融合,還可以拓展云網(wǎng)融合產(chǎn)品的行業(yè)屬性,并為用戶提供更好的使用體驗(yàn)。此外,云與ICT服務(wù)融合,還可以確?;A(chǔ)性服務(wù)能力與云網(wǎng)融合產(chǎn)品結(jié)合更緊密,以期更好的滿足用戶的彈性需求。
2.5毫米波高頻段通信技術(shù)
基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代背景下,頻譜資源變得越發(fā)稀缺,此時(shí)可以借助毫米波高頻段通信技術(shù)給予有效解決。毫米波一般是指波長范圍在1-10mm間的電磁波,其在無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用毫米波時(shí),要對(duì)毫米波散失現(xiàn)象給予重點(diǎn)考慮,并采取有效措施給予預(yù)防和解決,以此來提高5G無線通信系統(tǒng)的運(yùn)行效率。毫米波與微波通信具有比較大的差異,尤其是在多徑數(shù)目和傳輸信道模型方面,正是由于這些問題的存在,從而導(dǎo)致現(xiàn)有的MIMO通信系統(tǒng)不能在毫米波通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用。為了使上述問題得到有效解決,毫米波高頻段通信技術(shù)概念被提出,其主要引入了模擬域波束成形和數(shù)字域波束成形的概念,并成為5G無線通信系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。
2.6大規(guī)模MIMO技術(shù)
通常情況下,大規(guī)模MIMO技術(shù)一般是指在基站端設(shè)置階段,所設(shè)置的線與線陣列比現(xiàn)有天線數(shù)更大,而且能夠?yàn)槎鄠€(gè)用戶同時(shí)提供良好的服務(wù)。在現(xiàn)實(shí)生活中,人們普遍認(rèn)為數(shù)百根天線的服務(wù)用戶數(shù)量僅在天線總數(shù)量中占比10%,且在實(shí)際服務(wù)過程中,主要在分散的區(qū)域內(nèi)開展工作,或根據(jù)實(shí)際情況,來給予集中配置,以此來更好的滿足實(shí)際發(fā)展需求。大規(guī)模MIMO技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢(shì),以此在更多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用,通過大規(guī)模設(shè)置,能夠確保系統(tǒng)獲取大量的物理特性,但是以往的常規(guī)方法不具備該物理特性優(yōu)勢(shì),進(jìn)而無法達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用效果。在5G無線通信系統(tǒng)中,大規(guī)模MIMO技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)如下:1.受5G無線通信系統(tǒng)發(fā)展的影響,使天線數(shù)量與日俱增,并使現(xiàn)有的通信渠道具備正交特征,使不同用戶間的干擾現(xiàn)象得到徹底消除,以期更好的滿足實(shí)際發(fā)展需求,并不斷提高5G無線通信系統(tǒng)的容量;2.隨著天線數(shù)量的增多,將會(huì)使實(shí)際的信道與熱噪聲均勻化,并借助大規(guī)模MIMO技術(shù)從源頭上來避免用戶深入衰落,并調(diào)整和優(yōu)化原本的調(diào)度方針,縮短延遲等待時(shí)間;3.實(shí)現(xiàn)波束能量的快速對(duì)焦和聚集,這樣既能夠提升其實(shí)際分辨率,而且通過啟用更大量的天線來達(dá)到降低能耗,提升陣列增益的目的。
三、結(jié)束語
綜上所述,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,極大的推動(dòng)了我國5G無線通信系統(tǒng)的發(fā)展,而且在世界上占據(jù)著領(lǐng)先的地位。作為通信技術(shù)人員,要對(duì)5G無線通信系統(tǒng)給予全方位了解和掌握,并結(jié)合實(shí)際情況來對(duì)綠色通信技術(shù)、空口技術(shù)、異構(gòu)無線通信技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、毫米波高頻段通信技術(shù)、大規(guī)模MIMO技術(shù)進(jìn)行選擇,以此來提高5G無線通信系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
參考文獻(xiàn)
[1]王豐勇.面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].電子測(cè)試,2019,6(11):19-20.
[2]劉馨.基于面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].數(shù)字通信世界,2018,11(4):157-158.
[3]高謙,馮慧瓊.面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].數(shù)字化用戶,2019,9(27):58-59.
[4]劉洋.面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].數(shù)字化用戶,2019,5(19):122-123.
[5]張永剛.面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].數(shù)字化用戶,2018,8(43):91-92
作者:顏麗娟 王軍 徐鵬 單位:解放軍78090部隊(duì)