面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)綜述

馮軍民

（河北省保定市公安局，保定 071000）

隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活方式發(fā)生了很大的變化。而通信技術(shù)的不斷升級，讓人們的生活更加的便利，出行更加的方便。2020年之后人類社會將全面邁入5G通信時代，這種技術(shù)是一種融合了多種高科技的新技術(shù)，未來也將滿足更多的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，并且進(jìn)一步提升用戶的使用體驗。隨著傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悩?gòu)蜂窩，無線通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸能力將變得更加強(qiáng)大，這也就為5G的各項技術(shù)的發(fā)展和成熟創(chuàng)造了良好的市場環(huán)境。

1 無線通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)演化

1.1 異構(gòu)無線通信網(wǎng)絡(luò)

最近一段時間以來，隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，終端處理系統(tǒng)的運算能力和數(shù)據(jù)處理速度也明顯的提升，然而當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況卻影響著用戶的整體上網(wǎng)體驗。而5G的出現(xiàn)改變了這種現(xiàn)狀，通信系統(tǒng)已經(jīng)不再是由宏基站覆蓋，而是采用了一種多樣化的異購密集分布的網(wǎng)格狀的節(jié)點覆蓋。這種方式明顯更加的多樣化，相比較于傳統(tǒng)的比較簡單的數(shù)據(jù)語音業(yè)務(wù)，簡單的短信業(yè)務(wù)等。

傳統(tǒng)的基于信干噪比或者是接受信號的強(qiáng)度的節(jié)點選擇機(jī)制已經(jīng)不能夠適應(yīng)于這種多節(jié)點的架構(gòu)方式了，未來能夠?qū)崿F(xiàn)更強(qiáng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，需要有能夠提升網(wǎng)絡(luò)的承載量的裝置，這就是在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中采用的不同發(fā)射功率的輸入節(jié)點。同時用戶節(jié)點在接收到的低功率的信號之后，要加上一定的附加值，同時選擇合適的修正值之后來正確的匹配節(jié)點。很明顯這種修正的機(jī)制可以很好的實現(xiàn)負(fù)荷的輕松平衡和轉(zhuǎn)移[1]。

1.2 異構(gòu)無線通信網(wǎng)絡(luò)中的分布式資源分配

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)當(dāng)中，有兩種常用的資源分配方式，一種是局部的資源分配，另外一種是全局的資源分配。前者用戶主要是會重復(fù)的選擇基站的資源，而全局的資源分配方式則是采用了聯(lián)合選擇資源的方式。目前來講對這兩種資源的分配方式的使用場景還有一定的爭議，這主要是因為在不同的場景之下用戶可能會相互之間合作或者是競爭有限的網(wǎng)絡(luò)資源。

為了解決這種爭議，就可以使用博弈理論，這種理論可以借助數(shù)學(xué)工具來建立一個優(yōu)化的方程組，最后可以求得一個最優(yōu)解。而至于如何找到這個最優(yōu)解也就是找到這個均衡點才是一個關(guān)鍵問題。同時使用博弈論的觀點，可以有效的開展后續(xù)的無線電的通訊研究工作，也能夠為下一代的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)和構(gòu)建提供新思路。

2 大規(guī)模的MIMO通信技術(shù)

2.1 大規(guī)模MIMO的特點

為了使得無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加的靈活，出現(xiàn)了一種多輸入多輸出的通信技術(shù)，這給無線通訊技術(shù)增加了更多的附加發(fā)射功率和帶寬的使用。為了能夠進(jìn)一步提升頻譜利用率，增強(qiáng)系統(tǒng)的覆蓋面積和使用性能，最近有一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式—大規(guī)模的MIMO通信網(wǎng)絡(luò)正在興起，這種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式贏得了很多人的關(guān)注，主要是因為他考科一降低硬件為實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，降低了成本。

實際上，這種通信技術(shù)已經(jīng)為無線通信的發(fā)展提供了很大的潛力，可以使得通信技術(shù)從最初的時域和頻域維度擴(kuò)展到空域維度，這是一種跨越式的發(fā)展和進(jìn)步。這種技術(shù)可以實現(xiàn)在發(fā)射端和接收端配置多根天線，然后可以在不增加時頻資源的前提下實現(xiàn)空間分級的增益進(jìn)而可以提升系統(tǒng)的吞吐量[2]。

3 綠色通信技術(shù)

最近幾年來，通信產(chǎn)生的能量消耗引起了全球的通信技術(shù)的研究人員關(guān)注，同時也給全球的通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。一句有關(guān)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，通信技術(shù)產(chǎn)生的能量消耗大約占全球能量消耗的百分之3，并且每年都以百分之20左右的增速在持續(xù)增長。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及，信息傳遞過程中消耗的能量也持續(xù)增高，所以5G技術(shù)發(fā)展的同時也要考慮到能源的合理利用這一塊。

當(dāng)前，很多的研究團(tuán)隊都在研究企業(yè)的綠色通信技術(shù)，這種綠色的通信技術(shù)模塊主要就是通過減少既有系統(tǒng)的能源消耗來進(jìn)行的，也就是在不同的場景要有不同的容量選擇模式，這種選擇的模式要科學(xué)有效，既要保證高峰期時期數(shù)據(jù)的迅速傳輸，也要保證低峰期時減少功率的發(fā)射帶寬，進(jìn)而節(jié)約能源[3]。

4 結(jié)束語

隨著無線電通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對于新興多媒體終端的需求更加廣泛，而信息通信技術(shù)發(fā)展所帶來的的問題也會凸顯，其中最主要的就是能源消耗問題。所以5G信息傳輸技術(shù)在發(fā)展的同時，也在面臨著很多的挑戰(zhàn)，綠色可持續(xù)的發(fā)展就是其中一個亟待解決的問題。