5G无线通信系统的关键技术分析

朱玉春+刘涛

摘 要：21世纪是信息高速流通的时代，通信技术在其中扮演着至关重要的角色，现如今人们生活的方方面面都离不开通信技术。5G通信技术是未来移动通信技术发展的新趋势，但是目前这种技术还尚未成熟，在很多细节的方面都需要更好的完善，如果没有做到这一点，就无法进行实际的推广工作。同时也需要对通信系统的能耗进行相应的控制，只有完善好诸如此类技术的关键细节，才能够真正的将5G通信系统推向实际应用。为此笔者根据自己的经验对5G通信系统做出了总结，也指出了未来5G无线通信系统应该完善的方向。

关键词：分析；5G无线通信系统；大规模MIMO技术

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0017-01

近二十年来，移动通信技术有了飞速的发展，给我们的生活带来了翻天覆地的变化。目前隨着移动终端的普及，多媒体数据传输量在不断增加，根据相关的数据我们可以测算出未来移动通信数据业务量有着非常巨大的增长空间。而且为了不断满足用户的需求，也必须相应的降低多媒体数据传输业务的运营成本。所以说对5G通信系统的研究就显得尤为重要了，我们需要借助于5G通信系统来推动国内无线通信业的发展。

1 5G通信系统概述

和4G通信系统相比，5G通信系统具有更高的传输速率，而且其覆盖面也更广。所以说从目前移动通信行业的实际需要来说，5G比4G有更广阔的应用空间和发展前景。目前在国内外相关组织的推动之下，我们对5G通信系统的研究已经取得了阶段性成果，研究方向主要是在5G通信与其他不同的通信技术的整合之上。而且我国政府也正在尝试通过多种途径寻求在这一方面与不同政府之间的合作。因此我们应该认识到5G通信技术会成为移动互联网以及其他新兴行业发展过程中的重要推力。从另一个方面来说，当前在互联网的背景下进行的通信业务大都是以无线通信的方式来进行的，面对现阶段日益增大的数据量也只有5G通信技术才能够自如的应对。

2 5g通信系统的关键技术

2.1 大规模MIMO技术

经过近几年的实践，目前在多种无线通信系统中已经普遍采用了多天线技术，通过3G系统以及WLAN等通信系统实际的检验，我们可以发现多天线技术能够有效提高通信系统的频谱效率。其中MIMO信道数量的增加能够与收发信号所用的天线数量呈现出近似相关的关系，所以在对于5G通信系统的研究之中我们一般会设置多种数量的天线。但是就单个系统而言，如果天线数量增多肯定会使得整个系统空间被压缩，那么基础性的功能就很难保证了，所以说这个我们需要适当的去进行权衡。虽说如此，大规模MIMO技术的优势还是显而易见的，首先大规模MIMO有更强的分辨率，所以说在挖掘空间维度资源的时候就能够做到更深入，这就能够使得多个用户在同一频率内的通信能够保证畅通。进而小规模数量基站下的高频谱信息传输也就不再是难题。其次大规模MIMO与其他基站平台相比抗干扰能力更强，这也就决定了它能够适应一些极端环境下的数据传输。对于5G通信系统而言，攻克了这部分技术的内容，也就代表通信系统本身能够负担的起短时间内大规模的数据传输。

但是目前我国对这部分内容的研究仅仅是停留在信道模、容量和传输技术方面的，而且还都是理论数据阶段的研究，还没有正式通过模型进行论证。就连传输方案都是选择的TTD系统，所以说如何挖掘当下国内大规模MIMO之中的优势，结合国内无线通信行业的实际需要来对信道模型进行研究，是摆在我们面前至关重要的问题。如下图1是大规模MIMO通信网络基站端配置的结构图。

2.2 双公开技术

通常意义上的“双公开技术”就是指的信息能够做到同时传输以及同频率传输。现有的通信系统在信息传输过程中都会收到信号的干扰，而全公开技术则能够有效的提高频率的利用率，这样就能够实现多频率的信息传输，也就克服了一个通信系统不能够同频率以及双向传输的技术难题，这也就是当下人们为什么热衷于研究双公开技术的原因。对于5G通信系统而言，应用双公开技术能够让无线频谱资源得到有效的利用，这是因为当下5G通信系统之中信号干扰的问题已经成为了制约5G通信技术发展的难题，而这项技术却正好解决了这一问题。具体来说通过对干扰信号的模拟端低消，对已知干扰端数字信号的干扰低消等手段就可以解决传输过程中系统本身的干扰问题。

3 绿色通信技术

绿色通信技术主要是指的降低信息传输过程中能量消耗的问题，从现有的技术水平来说这确实是目前无线通信业发展的一大挑战。虽说目前无线通信所消耗的能源仅仅占所有产业总能耗的百分之三，但是这个数值每年却在以百分之十五到百分之二十的速度增长。4G通信方式的普及就已经使通信技术的能耗大幅度增加，而如果5G通信系统一旦普及，在这方面我们一定会面对更严峻的考验。因此研究绿色通信技术是有非常重要的意义的，目前针对于这方面的研究主要是以提高能源的利用效率为目的的，但是在提升的同时却降低了通信系统的频谱效率，目前的技术这两者还没有办法兼得。所以说如何根据实际的情况在这两者之间进行权衡就成为了我们必须要面对的一个问题。

4 毫米波高频段通信技术

毫米波高频段通信技术是解决频谱资源稀缺的有效方法。所谓“毫米波”是指的波长在10mm到1mm之间的电磁波，在当下的无线通信系统之中毫米波的优点正在逐渐被人们所重视。但是要想应用毫米波段的通信技术是需要考虑电磁波在大气中的传播特性的，毫米波的缺点是在大气中的散失较为严重，所以只能够适用于短波通信，当然5G通信系统要想发展是必须要克服毫米波高频段通信技术这一缺点的。

毫米波与微波通信的区别主要是在传输信道模型以及多径数目等方面，因此现有微波频段的MIMO通信系统都不适合毫米波通信系统。但是为了克服这一缺点，有关研究人员提出了“混合波束成形”的理念，主要是结合了数字域波束成形以及模拟域波束成形的概念，已经成为了5G通信系统的研究重点。要想真正的推进5G通信系统的应用也需要对这部分的技术进行研究。

5 结语

综上所述，5G通信系统的应用是未来无线通信业发展的必然趋势，但是目前国内对于这方面的研究还存在很多问题，这是我们必须要面对的一个现实。而且相比较国外对于这方面的研究速度，我们真的可以说是非常落后。所以说只有完善这方面的工作细节，才能够真正推进5G通信系统走向实践，真正满足人们对无线数据业务的需求，为国内的经济发展提供重要的推力。上文是笔者根据自己的经验对5G通信系统的基本概念以及大规模MIMO技术做出的总结，希望能够对有关人士的研究提供一些帮助。

参考文献

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