5G无线通信技术关键技术分析

5G无线通信技术关键技术分析

孙亮

国脉通信规划设计有限公司黑龙江哈尔滨150036

摘要：4G移动通信技术已经实现使用，移动用户体验了更快的通信速度和更大的通信容量。而这些又催生了5G移动通信时代的出现，这是通信领域又一新的里程碑和研究焦点。一些应运而生的新应用场景，新移动终端，新业务，让5G移动通信市场充满了机遇和挑战。因此，需要对5G关键技术进行研究，以对其发展趋势进行预测。

关键词：5G；无线通信技术；关键技术

15G无线通信系统概述

5G无线通信和4G相比具有更高的传输速率，其覆盖性能、传输时延以及用户体验方面比4G更加良好，5G通信和4G通信之间有效的结合将贵构成一个全新的无线移动通信网络促进其进一步扩展。当前国内外对5G无线通信技术的研究已经进入到了深入时期，如2013年欧盟建立的5G研研发项目METIS（mobileandwirelesscommunicationsenablersforthe2020informationsociety）项目，中国和韩国共同建立的5G技术论坛以及我国的813计划研发工程的启动。

由此可以看出5G无线通信是移动互联网在外来发展的最为重要的驱动力，将对移动互联网作为未来新兴业务的基础平台起到了重要的推动作用。而当前在互联网进行的各种业务大多都是通过无线传播的方式进行，而5G技术对这种传输的效率和传输质量提出了更高的要求。而将5G通信系统和其它通信系统进行有效的结合以及无缝的对接是5G无线通信技术研究的主要方向和目标。因此，在5G无线蓬勃发展的今天，其技术的发展主要呈现出以下特点：

首先，5G通信技术系统更加注重用户体验，而良好的用户体验主要是以传输时延、3D交互游戏为主要支撑来实现。

其次，5G无线通信系统以多点和多用户协作的网络组织是其与与其它通信系统相比最为明显的特点和优势，这种网络组织系统使得系统整体的性能得到了极大的提升。

再次，5G无线通信系统和其它通信系统相比应用到了较多的高端频谱，但是高端频谱无线电波穿透能力有限，因此，有线和无线相结合是系统采取的最为普遍的组成形式。

25G无线通信技术优点

2.1数据传输速率提升

5G技术作为当前最新的移动通信网络技术，它的一个明显优势就是数据传输速度可达到每秒几十GB，相对于4G技术来说，这是十分明显的一个创新优势。根据当前5G技术的应用效果来看，已经在28GHz波段下成功的将传输速度达到了1Gbps，而传统的4G技术的传输速率只有75Mbps，而且它也仅仅具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。

2.2兼容性好

从当前5G技术的研究和发展现状来看，它是一个包括2G、3G、4G等所有网络通信技术于一体的新型无线网络技术的全通信平台，除此之外，它还涉及到Wi－Fi、NFC以及BLUETOOTH等的无线技术，因此，它的兼容性很好，这是以往通信技术所不具备的，同时这种特性也可以大大提升支付方式的安全系数。

2.3电池使用寿命延长

5G无线网络通信技术在实际应用的过程中，会有很多小的任务需要应用程序持续的运行支持，而作为关键应用的电子邮件程序就要不断的向服务器发送各种请求信息，以保证电子邮件的实时更新。为在5G技术下，可以自动的、快速的审核和确定出那些浪费电池电量的应用，并有效组织那些无用应用程序所发布的各种信息，进而减少电池电量的流失，并且也可以大大延长电池的充电周期，使其使用寿命得到进一步的提高。

35G无线通信的关键技术

3.1多用户大规模MIMO技术

当无线蜂窝通信技术对灵活性要求更高时，多端口输入和多端口输出的通信技术（MIMO）就发挥了其应用价值。MIMO通过加大了对发射功率的复用和通信带宽的复用让无线通信系统的性能更为完善。为进一步增加频谱利用率和系统的覆盖率，并且提高单位比特能耗利用率，一种新型的通信网络架构引起了广泛的关注———大规模MIMO通信网。MIMO技术历经了单点对单点的发展阶段，以后会朝着多用户MIMO方向发展，具体技术方案采用将多根天线置于发射端或者接收端实现，这种技术方案可以满足现有时频资源下，最大化空间的分集增益、空间的多路复用增益和空间阵列增益，从而对系统的容量和通信链路的可靠性进行提升，最终的结果使得整个通信系统的总吞吐量最大化。但随着用户对通信系统的通信容量需求的不断提升，现有的MIMO通信技术还需要进一步对容量和带宽性能进行提升，目前主要的提升方向为优化天线尺寸以及新型排布方式。而目前，集中式排布天线的方式是研究最多的，更有学者提出融合大规模MIMO和云无线接入网，得到一种新颖的分布式大规模MIMO系统。这种创新的想法有机地对两种技术进行结合，各取所长，对整个通信系统而言，性能得到了进一步的提升。

3.2D2D通信

随着社交网络等应用的发展，用户的近距离数据通信需求与日俱增。但现有的蜂窝通信系统不够灵活，对于用户需求的实时性强和可靠性高的需求难以满足。在5G移动通信技术中，对D2D（devicetodevice）通信技术的研究显得非常重要。D2D通信技术是5G移动通信的关键技术之一，其重要作用主要体现在对蜂窝通信系统进行了支撑和补充，使得无线数据流量的大幅度增长成为了可能，同时对功耗实现了降低，以及实时性和可靠性进行了提升。D2D最大的优势在于可以对资源实现精简，同时减少了外界干扰，传输效率进行了提升，并最终降低了传输成本。目前，业内人员主要研究精力集中在对D2D发送功率的控制和资源的分配等关键方面。对于现有的D2D技术，还需要进一步完善如下问题：无线资源管理问题；通信的可靠性和实时性；如何抗干扰。这些问题将是D2D研究中最重要的问题。

3.3绿色通信

5G无线通信系统与其他通信系统相比的优势在于进一步降低能耗，从而实现更加绿色的通信。全世界的运营商都希望能够降低能耗，从源头上对二氧化碳的排放量进行降低。对于绿色通信的实现，研究者们首先想到的是减少单个基站的能耗；同时，考虑从网络调度方面展开，让网络能够随着用户上网业务需求的变化而动态变化，实现动态资源调度和功率控制；还可以采用对网络部署和网络的拓扑结构方面进行优化。国内外研究者提出了一些有效的绿色通信解决方案，如搞能效的空时资源配置MIMO-OFDMA系统，基于CoMP的高能效谱效基站协作休眠方案；绿色共享通路保护算法；回程概念的提出等。这些方案中，由于异构网络部署的开展，5G绿色通信的瓶颈在于回程的功耗。

4结论

未来人们对无线网络的需求更加广泛，对通信质量的要求也越来越高，因此掌握了5G无线网络技术的核心技术，必将成为通信厂家设备生产商的核心竞争力，因此对5G技术的相关技术和演进路线进行研究和探讨是未来通信企业发展的必由之路。对我国通信产业的产业影响力的提升也是非常重要的。

参考文献：

[1]翟冠楠,李昭勇.5G无线通信技术概念及相关应用[J].电信网技术,2013,09:1-6.

[2]倪善金,赵军辉.5G无线通信网络物理层关键技术[J].电信科学,2015,12:48-53.

[3]杨彬祺.面向5G通信的射频关键技术研究[D].东南大学,2015.

[4]赵国锋,陈婧,韩远兵,徐川.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2015,04:441-452.