蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究分析

劉偉勝

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蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究分析

劉偉勝

公誠管理咨詢有限公司，廣東 惠州 516003

隨著無線移動(dòng)設(shè)備數(shù)量和服務(wù)的激增，現(xiàn)代人對(duì)于無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求逐漸提升，給無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提出了新的難題。針對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，構(gòu)建一個(gè)室內(nèi)場景和室外場景分離的小區(qū)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中新技術(shù)的研究，積極面對(duì)未來的挑戰(zhàn)。

蜂窩結(jié)構(gòu)；5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

引言

近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善，無線移動(dòng)通信在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用逐漸廣泛，先后推出了2G、3G、4G無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，從傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成多元化的網(wǎng)絡(luò)形式，能夠滿足IMT-A使用IP提供所有服務(wù)的個(gè)性化需求，同時(shí)結(jié)合了各種類型的現(xiàn)代化無線電接口技術(shù)，比較常見的有正交頻分復(fù)用（OFDM）、多輸入多輸出（MIMO）等，為5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究提供了可靠的數(shù)據(jù)參考。

1 5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)更加現(xiàn)代化的5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要在傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的無線通信蜂窩結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的小區(qū)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中結(jié)合了現(xiàn)代人使用無線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)的特征，在移動(dòng)通信小區(qū)中間設(shè)立一個(gè)室外基站，信號(hào)傳輸?shù)绞覂?nèi)需要通過穿過建筑物墻壁，在一定程度上降低了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，造成了嚴(yán)重的能量損耗。5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于將室外場景和室內(nèi)場景相分離，最大限度的避免了穿透墻壁造成的能量損耗[1]。圖1為5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖。

圖1 5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

2 5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)

多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)是MIMO系統(tǒng)運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)，利用多個(gè)天線將接收器和發(fā)射器連接在一起，通過添加天線的方式來容納更多的信息數(shù)據(jù)，與其他技術(shù)相比在可靠性和頻譜效率上都有所提升。在MIMO系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，發(fā)射器與接收器之間用大量的天線元件連接，一個(gè)設(shè)備中的許多部件都與接收天線直接相連。多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)在傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，保留了傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)中的優(yōu)勢，對(duì)MIMO系統(tǒng)中存在的缺陷進(jìn)行調(diào)試，降低噪聲對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，通過簡化線性預(yù)編碼和檢測方法來消除小區(qū)內(nèi)的干擾[2]，最大限度的發(fā)揮出多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)的優(yōu)勢。

2.2 空間調(diào)制技術(shù)

空間調(diào)制技術(shù)是一種新型的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)，在不影響MIMO系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，對(duì)多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)進(jìn)行完善，有效降低其使用過程中的復(fù)雜程度，同時(shí)利用天線發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)流，儲(chǔ)存在每個(gè)陣列天線的發(fā)射天線空間位置當(dāng)中。陣列天線在空間調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用過程中起到第二星座圖的作用，通過對(duì)星座圖的合理分析能夠有效提升信息傳輸?shù)乃俾剩瑢?shí)現(xiàn)空間復(fù)用的效果[3]。圖1-2為空間調(diào)試技術(shù)使用的例子，4個(gè)發(fā)射天線的SM星座圖有和正交相移鍵控調(diào)制的空間坐標(biāo)圖，接收器能夠使用最大似然檢測解碼接收的信號(hào)。

圖1-2SM的星座圖

2.3 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

CF網(wǎng)絡(luò)是一種新型的無線電技術(shù)，在現(xiàn)代社會(huì)中具有良好的發(fā)展前景，能夠在一定程度上改善擁擠的RF頻譜，最大限度的發(fā)揮出無線電頻譜的重要作用。CR網(wǎng)絡(luò)在使用過程中可以對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行感知，針對(duì)感知到的結(jié)果進(jìn)行傳輸功率的調(diào)節(jié)，降低無線信號(hào)在傳輸過程中存在的干擾，避免用戶出現(xiàn)碰撞的情況發(fā)生。在存在容錯(cuò)干擾的CR網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，用戶可以利用CR網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線電資源的共享，有效提升無線電技術(shù)在5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用，進(jìn)一步加快信息傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量，拓寬蜂窩網(wǎng)絡(luò)的容量[4]。

2.4 移動(dòng)基站技術(shù)

移動(dòng)基站技術(shù)是在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下延伸出來的一項(xiàng)新概念，將會(huì)成為未來5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。移動(dòng)基站技術(shù)在使用的過程中結(jié)合了毫微微蜂窩技術(shù)和移動(dòng)中繼的概念，將移動(dòng)基站作為一個(gè)獨(dú)立的小區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠針對(duì)周圍環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行基站的移動(dòng)，更好的與運(yùn)營商進(jìn)行連接。而且，移動(dòng)基站的分布范圍也比較廣泛，像是公共交通汽車、火車、私家車等都可以安裝移動(dòng)基站，最大限度的保障了無線信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。另外，移動(dòng)基站技術(shù)還能夠提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)的使用效果，加強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，盡可能減少心靈網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的開銷，同時(shí)還能夠降低無線傳輸過程中所消耗的能量，進(jìn)一步推動(dòng)5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的順利研究。

2.5 綠色通信技術(shù)

在設(shè)計(jì)5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該結(jié)合能量消耗實(shí)際情況進(jìn)行分析，盡可能降低系統(tǒng)運(yùn)行過程中的能量損耗，實(shí)現(xiàn)更加綠色的無線通信系統(tǒng)。目前，節(jié)能減排已經(jīng)成為全世界都在重點(diǎn)關(guān)注的話題，運(yùn)營商都希望無線通信系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中能夠產(chǎn)生更少的二氧化碳排放量，進(jìn)一步降低能源損耗。室內(nèi)通信技術(shù)在使用過程中能夠有效實(shí)現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)，盡可能的提升能源利用效率，從而制定更加完善的部署方案，為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的使用創(chuàng)造更好的信道環(huán)境。另外，采取室內(nèi)流量和室外流量分離的方式也能夠在一定程度上降低信息傳輸功率，合理進(jìn)行蜂窩基站中無線資源的分配[5]。

3 結(jié)論

綜上分析可知，5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為給未來通信領(lǐng)域的主流趨勢，本文針對(duì)5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各種性能的需求構(gòu)建了一個(gè)新型的5G蜂窩結(jié)構(gòu)，將室內(nèi)應(yīng)用和室外應(yīng)用進(jìn)行妥善的劃分，利用DAS技術(shù)和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)來提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，盡可能減少信息傳輸過程中對(duì)室外基站造成的壓力，確保5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

[1]王瓊等.蜂窩結(jié)構(gòu)與5G無線通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)[J].廣東通信技術(shù)，2016

[2]王新玲.面向5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)綠色通信關(guān)鍵技術(shù)研究[D].電子科技大學(xué)，2015

[3]雷秋燕等.基于C-RAN的5G無線接入網(wǎng)架構(gòu)[J].電信科學(xué)，2015

[4]周一青等.第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)5G標(biāo)準(zhǔn)化展望與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2015

[5]吳杰.面向5G的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)研究[D].南京：東南大學(xué)，2015

Research on Key Technology of Honeycomb Structure and 5G Wireless Communication Network

Liu Weisheng

Gongcheng Management Consulting Co., Ltd., Guangdong Huizhou 516003

With the proliferation of wireless mobile devices and the proliferation of services, modern demand for wireless communication network applications gradually increased, to the wireless system designers put forward new problems.In this paper, we will analyze the key technologies of cellular structure and 5G wireless communication network system to construct a cell structure with indoor scene and outdoor scene separation.On this basis, we will study the new technology in 5G wireless communication network system, and actively face the future challenge.

cellular structure; 5G wireless communication network system; key technology

TN929.5

A

1009-6434（2017）04-0075-02