5G无线通信系统的关键技术综述

朱筱兰

【摘要】随着科学技术的快速发展，传统的网络技术已不能适应现代技术的发展，这就需要更科学的管理方法，5G无线通信系统便是最好的选择。5G无线通信系统既能使信息迅速传播，又能对问题进行系统分析。为了使5G无线通信系统更好地为公众服务，需掌握关键技术。本文对5G无线通信系统的关键技术进行了分析、阐述。

【关键词】5G无线通信系统;关键技术

中图分类号：TN929                                  文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.030

由于个人通信领域蓬勃发展，预计在未来5G通信成熟时，将会有数以千亿的无线设备接入网络。5G带给人们高质量用户体验的同时，也面临着一系列亟待解决的问题。随着连接设备的不断增加，频谱短缺、能耗高、碳排放量增高等问题愈发严峻，与此同时人们对数据传输速率、网络覆盖范围、连接可靠性等网络性能的要求进一步提高，这给传统的能量受限的无线网络带来了新的挑战。在增强移动宽带、海量物联网通信、超高可靠与低时延通信三大主要5G场景下，频谱短缺，降低能耗、实现绿色通信，提升覆盖范围及覆盖能力都是当前无线通信所面临的最亟待解决的问题。

1. 5G无线通信技术的含义

5G是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。作为新一代移动通信技术，其网络架构、无线技术、应用场景都有了巨大的改变，有大量技术被整合在其中，5G的关键技术包括：灵活的网络架构、超密集异构无线网络、MassiveMIMO（大规模多输入多输出）、毫米波通信、SDN（软件定义网络）和NFV（网络功能虚拟化）等。

2. 5G无线通信技术的特点

2.1 多元化通信技术手段融合

5G无线通信系统集中了多种通信技术手段，有效地整合了通信技术，使计算机网络信息技术的发展进一步深入，更有效地挖掘出高质量的资源。5G无线通信系统采用小基站的方式来实现强大的网络信息覆盖，这使得5G在社区的普及和应用更加方便。并根据小区和所用网络区域的实际情况，对空间位置进行合理选择，以此来提高网络在区域内的信息传输速度，形成集中式宏蜂窝网络模式，扩大所存储信息的容量，从而大大提高上网率。5G无线通信系统速度更快，给人们带来更多的便利。

2.2 兼容性更好

该无线技术与之前的网络通信无线技术比较更具网络兼容性的两大优点：5G网络通信无线技术应用平台不仅支持多种新型网络无线通信应用技术的融合使用，同时还使其能够轻松实现无线接入网、LUETOOTH、WIFI等无线通信技术，实现无线服务网络功能的极大拓展，不断大大提升其网络兼容性。特别是在需要进行其他网络平台上的支付交易方面，5G币的技术支持能够让您实现网络支付更加安全。

2.3 手机能耗问题得以有效解决

由于5G无线通信系统的研发和应用，使绿色通信技术得到了发展和完善，绿色通信技术具有巨大的发现空间，并能缓解高能耗的问题。当然，绿色通信技术还有许多不足之处，有待研究人员进一步解决。5G无线通信系统拥有更多的专业研发人员，这对5G无线通信系统的进一步研究和开发是有利的。在实践中，研发人员不断创新，注重通信资源利用效率与资源消耗之间的平衡。5G无线通信系统具有广阔的发展前景，其应用的范围和范围更广，可以实现最大容量的信息传输。研发人员是5G无线通信系统发展和完善的关键因素。为此，需要研究开发人员对5G无线通信系统的原理和技术脉络有一个深刻的认识，对5G无线通信系统进行改革与创新，使5G无线通信系统升级发展，进一步实现绿色通信的可持续发展目标，为通信技术产业开辟新的发展模式。

2.4 5G技术具备极强的创新性

5G技术其最显著的特点就是它具有超强的创新性能。该项技术采用了多载波分子操作方式，同时利用先进的数字化平台，突破了传统的通讯条件限制，增强了网络对于各项数据和编码程序的有效识别能力，拓展了数据信息的输送渠道，改善了网络通讯的质量。使室内网络连接的效果得到了有效提升，改善了以往其他通讯技术室内网络不够通畅的缺陷，使用户无论在室内还是在室外，都能够享受到良好的通讯质量。

3. 5G无线通信系统的关键技术综述

3.1 空口技术

CDMA作为当前我国第三代移动通信的空口技术，随着我国信息网络技术逐渐连接到第五代的数字空口移动通信技术时，其技术的应用和发展也会逐渐变得更加繁荣。但随着技术的进步和信息技术的快速发展，当前我国信息技术应用对于在数字空口移动通信通讯技术，以及技术应用成果和应用条件的要求也更加灵活和多变，因此为了提高数字空口移动通信通讯技术的应用效果和应用质量，实现对于网络信息技术复杂性与信息多样性、自动化的应变能力也就相对变得更加重要和关键。按照相关技术的规定和规范，高速网络传输空口技术核定应用，必须同时具备能够满足超高清视频网络，以及相关的视频影音点播系统所要求的1G/s的网络高速传输带宽要求。除此之外，无人驾驶电动汽车系统更是要求网络传输的延迟水平必须小于1毫秒每分钟，每平方公里内能够使用的物联网以及智能网络传感器，必须能够满足几十万的高速网络连接用户数的多层次复杂的网络业务工作。

3.2 新型多天线传输技术

在5G无线通信技术应用中，新型多天线技术应用居多，在该技术下，可以在很大程度上使得频谱资源最大化利用，进而实现在无线通信技术应用中，可以减少使用同一信息数据的频谱资源。基于此种多天线传输技术下，能够在传输网络内组建相应的传输矩阵，主要目的就是为了防止传输进行时，受到其他因素的干扰，进而影响到传输质量，通过新型多天线传输技术，能够满足传输边缘用户对高效无线网络服務的需求。此外，技术开发人员可以充分发挥该技术优势，有效、合理、科学的配置频谱资源，全面考虑到用户的实际需求差异性，掌握好空间分布情况，构建出妥善规划。总的来说，新型多天线传输技术的应用，真正意义上实现了“一对多”式服务模式，对5G无线通信技术应用与发展提供了重要支撑。

3.3 内容分发网络技术

内容分发网络是处理Internet访问质量的一种发起观点。在通常的内容传输方式中，内容是从内容提供商的服务器传输的。随着Internet访问的增加，服务器上的负载增加，Internet上的拥塞问题增加，网站的反应速度明显变慢。对于受影响紧张的网站，网站很难向用户提供高质量的服务。CDN利用网络上的缓存服务器。经过将这些缓存服务器散步在相对集中的地区和网络，如网络流量，每个节点的连接性，收费状态，到用户的距离等综合因素，将用户请求定向到最接近服务节点。它为用户提供附近所需的内容，纠正网络堵塞并缩短访问您网站的用户的响应时间。在无线网络中，诸如智能终端之类的应用程序的普及正在推动对移动数据服务和内容的需求。在无线网络中使用CDN技术来加速网络访问是各种无线网络的自然选择，并且是5G系统的重要技术。

3.4 绿色通信技术

当前通信技术在我国社会各领域中已经得到了广泛性的应用，但是在应用的过程中，超密集的站址及高功耗的网络设备对能源的消耗问题尤为突出，随着大众对碳排放量飙升的密切关注，如果这一问题得不到有效地解决会对通信技术的可持续发展产生严重的影响。从当前工程施工来看，5G多天线、大带宽等新功能、新技术的引入导致功耗相比4G提升了2～3倍，但能够提供的数据流量相比4G有百倍的提升。单以AAU（有源天线单元）测算，5G能效相比4G提升30～60倍，距离ITU（国际电信联盟）100倍的要求还存在差距。因此，在通信系统发展及技术演进中需要对能耗问题进行更多的关注，要将各种合理化措施应用于通信系統能耗降低环节中，对能源消耗参数进行有效的分析以实现能耗有效的降低，进一步实现降本增效的目的，进而推动通信系统能够可持续且快速的发展。

3.5 异构无线通信网络

随着人们对网络的要求日益增高，最基本的网络服务已经无法满足人们的需求。高新技术平台上的网络技术更新非常快，能够最大限度地利用计算机网络信息技术，这有利于在通信技术指导下形成多样化网络节点。提高信息系统的稳定性，就必须不断提高数据信息的相互传递能力，依靠传统的通信技术大幅度提高传输效率，保证网络信息的稳定。对于异构网架结构，可采用局部资源分配法和全局资源分配法两种资源分配方法。局域网资源分配是对基站资源的重复选择，而全局资源分配是对资源的联合选择。然而，由于在不同的场景下用户可能会相互协作或竞争网络资源，所以这两种资源分配方式目前仍存在争议。要解决这类争议，可以用博弈论的方法。这一理论可以用数学方法来计算，最后得到一个最优解，找到这个最优解就能找到这个均衡点。利用博弈论，还可以进行后续的无线电通信研究，为改进和构建下一代异构网络提供新的方向。

3.6 高频传输技术

高频传输的重点就是增加频段数量，实现多频段传输，以此提高传输效率。而在5G无线通信技术中，具有非常多的频段支撑数据传输需求，而这也意味着需要相关技术人员，使用更高的技术将射频器件的工作频段调整到与之符合的频段，由于现阶段通信技术多元化发展，因此，若匹配低频段频谱为5G无线通信技术应用，确实存在一定困难。为解决此问题，需要引入高频传输技术，进而达到5G无线通信技术频段使用需求，改变以往拥挤低频段频谱传输问题，进而有效提升数据传输效率。需要注意的是，在这一过程中，应当考虑到空气中的介质是否会干扰、影响信号质量这一问题，如果存在则需要解决，进而推动高频段传输发展。此外，应用高频传输通信技术，会消耗大量的能量，针对此，可以通过直径传输的方式进行调节。相关领域技术研究人员，有必要进一步探索最佳的传输方式，打破现存限制。

4. 结束语

随着科技水平的发展，人们的生活和工作越来越离不开通信技术，为了更好地提高工作效率和生活水平，5G时代的到来是未来发展的趋势，同时人们也逐渐认识到5G网络所带来的技术优越性，增强通信网络结构的演进和新型传输信号，可以为今后5G网络技术的发展提供明确的方向。

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