顏麗娟 王軍 徐鵬

【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，推動了移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，促進傳統(tǒng)宏基站模式向多元化異構(gòu)模式的轉(zhuǎn)變，以實現(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，進而對信號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，本文將會對5G無線通信技術(shù)的概念和種類進行介紹，重點講解了關(guān)鍵技術(shù)，以期更好的推動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，移動通信技術(shù)在我國發(fā)生了很大的改變，在各個領(lǐng)域中均得到了廣泛應(yīng)用。如今，隨著各移動終端設(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，則需要在控制運行成本的同時，加大對移動通信技術(shù)的更新與升級。面向5G無線通信技術(shù)的問世，極大的滿足了新時代發(fā)展需求，推動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代，為經(jīng)濟社會的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

一、5G無線通信技術(shù)概述

1.1 5G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通信技術(shù)，目前對其定義還不夠明確，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，且對其安全問題要給予重點研究。

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時代時，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)仍然是比較關(guān)鍵的一項技術(shù)?；?G時代背景下，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，進而提高網(wǎng)絡(luò)管理效率。同時，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以優(yōu)化和調(diào)整現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)人工部署，在減少資源浪費的基礎(chǔ)上，提高網(wǎng)絡(luò)運行效率。

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現(xiàn)對軟件的統(tǒng)一控制，該控制器既能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)拓撲進行感知，而且在計算轉(zhuǎn)發(fā)路徑方面發(fā)揮著不可替代的作用。實際上，軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過南向API（比如OpenFLow）來實現(xiàn)與控制器和交換機的有效連接，通過北向API來實現(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的形式來將網(wǎng)絡(luò)功能運行于白盒或通用硬件設(shè)備之上，以期實現(xiàn)配置可擴展性、靈活性和移動性的作用，進而達到降低網(wǎng)絡(luò) CAPEX和OPEX的目的。實際上，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（比如Open vSwitch）、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（寬帶遠程接入服務(wù)器）、RGw（接入網(wǎng)關(guān)）、DPI（深度包檢測）、cGNAT（運營商級網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器）、MME（移動管理實體） 、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)自身具有比較強的信息同步和信息溝通能力，因此得到了各個國家的高度重視，并加大對該技術(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，因為技術(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。同時還需要從資源消耗和使用效率這兩個領(lǐng)域來對綠色通信技術(shù)的通信能力進行深入挖掘，在滿足能源節(jié)約的同時，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)域的中堅力量，進而全面實現(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)實際情況來對各項關(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、高效運行，而且還可以達到綠色通信的目標(biāo)，進一步推動我國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。下面將會對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（Filtered OFDM）技術(shù) 。已有的4G的OFDM已經(jīng)無法滿足5G時代的發(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)所需要的時頻資源，而且F-OFDM還可以通過對濾波器的設(shè)計進行優(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的保護帶開銷控制在1%左右，在提高頻譜利用率的同時，也可以實現(xiàn)對碎片化頻譜的有效利用。

2.新多址技術(shù)SCMA（Sparse Code Multiple Access） 技術(shù) 。在5G無線通信系統(tǒng)中，新多址技術(shù)將會對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頻和高維調(diào)制兩個關(guān)鍵技術(shù)所決定，其中低密度擴頻技術(shù)能夠?qū)蝹€子載波的用戶數(shù)據(jù)按照一定的方式擴頻到4個子載波上，可供6個用戶共享。之所以叫低密度擴頻，主要還是由于用戶數(shù)據(jù)只占用了其中2個子載波，這就使得另外2個子載波是空的，既SCMA中Sparse（稀疏）的來由。高維調(diào)制技術(shù)中主要是對相位和幅度進行調(diào)制，這樣不僅可以使多用戶星座點間的歐氏距離被拉的更遠，而且還可以提高多用戶解調(diào)和抗干擾性能。實際上，每個用戶的數(shù)據(jù)都能夠借助系統(tǒng)分配的稀疏碼本來達到高維調(diào)制的目的，加之系統(tǒng)又掌握了每個用戶的碼本，這樣一來在不正交的同時，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，一般會產(chǎn)生多樣性的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，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，要做好以下兩個方面的工作：1.小區(qū)部署。其通常是指在城市的每個小區(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。其主要負責(zé)滿足部分區(qū)域的數(shù)據(jù)實際需要，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)，進而在終端之間實現(xiàn)無線通信，保證后續(xù)災(zāi)難救援工作的順利進行;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)域相對比較感興趣的用戶，同時還可以在鄰近用戶間實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效傳輸，如互動游戲、內(nèi)容分享等;3.物聯(lián)網(wǎng)增強?；诤Ａ拷K端場景下，對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行連接，這樣一來既可以借助該特殊終端來實現(xiàn)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的有效連接。

2.4云計算技術(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”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)開始與云計算技術(shù)進行結(jié)合組成了智能化基礎(chǔ)設(shè)施，為推動智慧社會的發(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時代背景下，云計算技術(shù)也得到了快速發(fā)展，具體表現(xiàn)在下述幾個方面：（1）在各路云服務(wù)商中，邊緣計算成為新的競爭亮點，在一定程度上推動了5G時代云業(yè)務(wù)的發(fā)展，且具有比較大的發(fā)展?jié)摿?。通常情況下，云服務(wù)的頭部公司主要是借助云計算技術(shù)的優(yōu)勢來把云技術(shù)按照一定的方式下沉到邊緣側(cè)，以達到強化邊緣側(cè)人工智能的目的。同時，工業(yè)企業(yè)還可以借助豐富的工業(yè)場景來進行邊緣計算，以此來提高現(xiàn)場級控制力，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，電信運營商開始拓展和豐富云業(yè)務(wù)類型，同時一些頭部的云服務(wù)企業(yè)也開始擴大網(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。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。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)時代背景下，頻譜資源變得越發(fā)稀缺，此時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，要對毫米波散失現(xiàn)象給予重點考慮，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。

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，而且能夠為多個用戶同時提供良好的服務(wù)。在現(xiàn)實生活中，人們普遍認為數(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)實際情況，來給予集中配置，以此來更好的滿足實際發(fā)展需求。大規(guī)模MIMO技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢，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，進而無法達到預(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，將會使實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，縮短延遲等待時間;3.實現(xiàn)波束能量的快速對焦和聚集，這樣既能夠提升其實際分辨率，而且通過啟用更大量的天線來達到降低能耗，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5G無線通信系統(tǒng)給予全方位了解和掌握，并結(jié)合實際情況來對綠色通信技術(shù)、空口技術(shù)、異構(gòu)無線通信技術(shù)、云計算技術(shù)、毫米波高頻段通信技術(shù)、大規(guī)模MIMO技術(shù)進行選擇，以此來提高5G無線通信系統(tǒng)的運行效率。

參 ?考 ?文 ?獻

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