5G无线通信网络蜂窝结构体系和关键技术

邹俊飞+何飞

【摘要】 随着科学技术不断发展，4G的商用范围逐渐扩大。目前各国都在对5G技术进行专研探究，并获得了一些显著的成果，本文就对5G移动通信关键技术及其发展趋势进行探究分析，期待我国的5G技术蓬勃发展。

【关键词】 移动通信 5G关键技术 发展趋势

一、引言

我们都知道4G已经发展很迅猛，在很多国家和地区已经大面积覆盖了。现在的人们获取信息的途径和速度要求越来越高，他们希望能够得到更快的移动网络速度。因此这些年移动互联网以及智能设备发展迅猛[1]。有关机构指出，近十年内将会有近7万亿部无线设备用于服务人类，远大于人类的人口数目。因此爆炸发展的无线设备给如今的移动通信发展带来了挑战。

二、5G无线蜂窝技术

充斥着种种挑战，然而对于速度追求的5G必须迎头而上，我们需要对5G网络体系结构进行优化。众所周知，大部分的用户在使用无线设备的时候是处于室内的。通常使用的蜂窝一般多用于在区域之间的位置，不管用户在哪里。因此显而易见的问题就是如果室内用户使用移动互联网的话，必须接收室外的基站发射的信号，因此厚重的墙壁会给信号带来阻碍以及损耗等问题[2]。5G的设计思想是“伪基站”，类似于我们平时使用的WI-FI，这样在室内与室外都布置有这样的小基站，因此避免了信号穿墙所带来的损耗。对于室外的使用，通常使用多天线技术以及分布式天线技术。布置于外部的基站是由各种天线阵列构成的，它们通过光纤连接到BS单元。另一种布置方式—分布式，是很多天线单元组成的[3]。虽然处于室外的时候，用户所持有的设备天线数目是有限的，然而天线与天线之间的沟通合作，嫩通过该构成一个天线网络，与真实的MIMO构成通信链路。室内用户通过在室内有个与室外天线相连的接入点来接入网络。这样的处理方式是需要很高的建设成本的，但是仍然会带来许多好处。比如：用户容纳量、效率以及能源利用率等等。由于上述的处于室内的使用者可以连接到室内的接入点上，因此如此近距离和无阻碍的通信方式带来了很多可以用到底技术。比如WIFI、蓝牙、以及更宽的使用带宽[4]。设想到更多的使用场景，为了使用户得到更好的服务，比如在高铁等高速移动的交通设备上。也有相关的技术去支持，比如：MFemtocell。该技术是在车的内部直接与用户进行连接，车内部的连接点再与外部的基站进行链路连接。该技术的特点是点对点，一个用户被做为一个与外部基站通信的链路来对待。

三、5G关键技术

1、大规模MIMO。多天线技术由于有很多个天线链路所构成，因此该技术所涉及到的元件是十分多的，因为配套的接收和发射机都要有多个来配套。对于接收而言，接收到天线可以比较方便的布置在设备上，而发射天线需要是集中或者是分布排列的。该技术的优点具有除去本身MIMO的优点之外的其他优点：能够比MIMO更进一步提高频谱利用率以及降低了能源消耗。对于解决小区的干扰、噪声、以及损耗和掉线问题，可以通过比较简单的手段去处理。

2、空间调制（SM）。所谓的空间调制，其实就是将每个数据编码对应于它所需要的天线位置，通过多个天线进行合成发送。通过这个技术，构成了天线的阵列星座图，相对于通常所使用到的信号星座图技术来说，可以提高传输速率。这种技术虽说是由多个天线构成的，然而在使用的时候只用到了一个天线，其他的天线处于待命状态。每个信息是被分成两个字节的，涉及到发射天线的数量以及天线阵列信号星座图的大小，由第一个字节去判断是哪一个发射天线在工作，另外一个字节是把天线阵列信号星座图的信息通过天线进行发送。所以说，空间调制技术是一个SSK的振幅和相位的调制技术[5]。1.空间调制的优点。比传统的MIMO技术先进的地方在于，这个技术能够减少信道之间的干扰问题，天线阵列的同步问题和多个通信链路的问题。2.空间调制的发展方向。因为技术的发展，和天线数量和通信链路的增加系统的复杂度是十分大的。那么，如果想要降低系统的复杂度，必须要牺牲系统的性能做为代价。

3、认知无线电网络。认知无线电网络是如今发展最好、最热点的研究方向，由于它能够使得频谱利用率得到很大的提高而得到重视。由于同一时间，很多频谱资源没有被利用起来，因此该技术获得研究与应用。通过应用认知无线电网络，在一定的外部条件下，是得主系统和二级系统进行交互和共享。CR网络应该意识到周围的无线环境，并调节其相应传输。在无干扰的CR情况下：如果某用户没有在使用该频段的时候，这个频段是个可被使用的。认知无线电应用的关键点，在于我们怎样才能获得用户没有使用到的频谱资源。该技术应用频率监控手段来获得没有被用户所使用的频谱资源，将信息反馈给发射机，那么天线就会使用这类资源了。

结论：通过前面的内容，我们阐述了5G所遇到的問题以及挑战，谈到了5G研发的热点与方向，空间调制和认知无线电技术以及MIMO是5G的关键性技术。

参 考 文 献

[1] LTE关键技术和应用研究[J]. 李得鹏. 通讯世界. 2017（03）

[2] 浅谈移动互联网现状及其趋势[J]. 朱斌.中国新通信. 2015（23）

[3] 新一代移动通信及其应用[J]. 杨维，朱刚，谈振辉，李承恕. 铁道学报. 2004（05）