面向5G无线通信系统的关键技术综述

2019-02-14冯军民

数字通信世界 2019年10期

冯军民

（河北省保定市公安局，保定 071000）

随着科技的不断发展，人们的生产生活方式发生了很大的变化。而通信技术的不断升级，让人们的生活更加的便利，出行更加的方便。2020年之后人类社会将全面迈入5G通信时代，这种技术是一种融合了多种高科技的新技术，未来也将满足更多的数据业务和互联网的发展需求，并且进一步提升用户的使用体验。随着传统的蜂窝网络架构逐渐转变为异构蜂窝，无线通信技术的数据传输能力将变得更加强大，这也就为5G的各项技术的发展和成熟创造了良好的市场环境。

1 无线通信网络的异构演化

1.1 异构无线通信网络

最近一段时间以来，随着集成电路技术的不断发展，终端处理系统的运算能力和数据处理速度也明显的提升，然而当前网络状况却影响着用户的整体上网体验。而5G的出现改变了这种现状，通信系统已经不再是由宏基站覆盖，而是采用了一种多样化的异购密集分布的网格状的节点覆盖。这种方式明显更加的多样化，相比较于传统的比较简单的数据语音业务，简单的短信业务等。

传统的基于信干噪比或者是接受信号的强度的节点选择机制已经不能够适应于这种多节点的架构方式了，未来能够实现更强的负荷转移，需要有能够提升网络的承载量的装置，这就是在异构网络当中采用的不同发射功率的输入节点。同时用户节点在接收到的低功率的信号之后，要加上一定的附加值，同时选择合适的修正值之后来正确的匹配节点。很明显这种修正的机制可以很好的实现负荷的轻松平衡和转移[1]。

1.2 异构无线通信网络中的分布式资源分配

在异构网络架构当中，有两种常用的资源分配方式，一种是局部的资源分配，另外一种是全局的资源分配。前者用户主要是会重复的选择基站的资源，而全局的资源分配方式则是采用了联合选择资源的方式。目前来讲对这两种资源的分配方式的使用场景还有一定的争议，这主要是因为在不同的场景之下用户可能会相互之间合作或者是竞争有限的网络资源。

为了解决这种争议，就可以使用博弈理论，这种理论可以借助数学工具来建立一个优化的方程组，最后可以求得一个最优解。而至于如何找到这个最优解也就是找到这个均衡点才是一个关键问题。同时使用博弈论的观点，可以有效的开展后续的无线电的通讯研究工作，也能够为下一代的异构网络的改进和构建提供新思路。

2 大规模的MIMO通信技术

2.1 大规模MIMO的特点

为了使得无线蜂窝网络技术更加的灵活，出现了一种多输入多输出的通信技术，这给无线通讯技术增加了更多的附加发射功率和带宽的使用。为了能够进一步提升频谱利用率，增强系统的覆盖面积和使用性能，最近有一种新的网络架构方式—大规模的MIMO通信网络正在兴起，这种新的网络架构方式赢得了很多人的关注，主要是因为他考科一降低硬件为实现异构网络的复杂程度，降低了成本。

实际上，这种通信技术已经为无线通信的发展提供了很大的潜力，可以使得通信技术从最初的时域和频域维度扩展到空域维度，这是一种跨越式的发展和进步。这种技术可以实现在发射端和接收端配置多根天线，然后可以在不增加时频资源的前提下实现空间分级的增益进而可以提升系统的吞吐量[2]。

3 绿色通信技术

最近几年来，通信产生的能量消耗引起了全球的通信技术的研究人员关注，同时也给全球的通信技术的持续发展带来了新的挑战。一句有关调查可以发现，通信技术产生的能量消耗大约占全球能量消耗的百分之3，并且每年都以百分之20左右的增速在持续增长。随着4G网络的普及，信息传递过程中消耗的能量也持续增高，所以5G技术发展的同时也要考虑到能源的合理利用这一块。

当前，很多的研究团队都在研究企业的绿色通信技术，这种绿色的通信技术模块主要就是通过减少既有系统的能源消耗来进行的，也就是在不同的场景要有不同的容量选择模式，这种选择的模式要科学有效，既要保证高峰期时期数据的迅速传输，也要保证低峰期时减少功率的发射带宽，进而节约能源[3]。