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5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究論文
摘要：時(shí)代以及科技進(jìn)步促使移動(dòng)通信方面技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，從以往2G發(fā)展到3G、4G，直到5G的誕生，這樣一個(gè)質(zhì)的飛躍也僅僅是在短短幾年就完成了。而5G的出現(xiàn)更是成為了社會(huì)大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。文章基于此就5G移動(dòng)通信技術(shù)（英文簡(jiǎn)稱(chēng)5GMCT）發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行著手分析，之后對(duì)5GMCT關(guān)鍵技術(shù)予以探討，以期為后續(xù)關(guān)于5GMCT方面研究提供理論上的相關(guān)依據(jù)，更為未來(lái)5GMCT優(yōu)化創(chuàng)新獻(xiàn)出自己的一份微薄之力。
關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)
5GMCT將成為后續(xù)十年通信重點(diǎn)發(fā)展方向，預(yù)計(jì)在2016年5GMCT將實(shí)現(xiàn)完善通信系統(tǒng)的構(gòu)建，而就以往通信技術(shù)運(yùn)行規(guī)律而言5GMCT將具備高頻譜能效及利用率，相較于4G技術(shù)無(wú)論是在資源有效利用還是在傳輸效率方面均有著較高的提升。
1初探5GMCT發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)今無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外均對(duì)5GMCT予以了較高關(guān)注，2014年歐盟更是于第八次通信框架規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)了5GMCT重要性，參會(huì)成員包含二十個(gè)國(guó)家之多，其中我國(guó)與相應(yīng)韓國(guó)更是就5GMCT制定了項(xiàng)目課題研究方案。當(dāng)前全世界范圍之內(nèi)針對(duì)5GMCT關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用需求和相應(yīng)的發(fā)展愿景等研討較多，旨在達(dá)成世界范圍內(nèi)多國(guó)發(fā)展5GMCT的共識(shí)。而5GMCT發(fā)展趨勢(shì)則主要是集中在以下五方面：其一是5GMCT發(fā)展中對(duì)于用戶體驗(yàn)更加關(guān)注，雖然5GMCT還處于技術(shù)變革環(huán)節(jié)中，但是其交互游戲以及傳輸時(shí)延、吞吐速率均成為了用戶衡量5GMCT關(guān)鍵指標(biāo)[1]。其二是5GMCT發(fā)展關(guān)注先進(jìn)系統(tǒng)理念，5GMCT一方面重視點(diǎn)點(diǎn)之間物理層面的良好傳輸，并將信道編譯作為核心經(jīng)典技術(shù)。另一方面也強(qiáng)化多天線以及多用戶和相應(yīng)多點(diǎn)、多小區(qū)化的組網(wǎng)有效協(xié)作模式，旨在尋求5GMCT性能最優(yōu)化。其三是5GMCT發(fā)展重視室內(nèi)通信相關(guān)業(yè)務(wù)，5GMCT優(yōu)化設(shè)計(jì)最終目標(biāo)集中在無(wú)線覆蓋業(yè)務(wù)以及性能的發(fā)展，更加對(duì)以往大范圍傳統(tǒng)化覆蓋設(shè)計(jì)模式予以了轉(zhuǎn)變更新。其四是5GMCT發(fā)展中引入高頻段大量頻譜資源，通過(guò)將有線和無(wú)線良好結(jié)合在一起進(jìn)而促使光載無(wú)線相關(guān)組網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛性普及。其五是5GMCT發(fā)展中重視軟配置，相關(guān)運(yùn)營(yíng)商能夠依據(jù)具體業(yè)務(wù)流量監(jiān)控其動(dòng)態(tài)變化，在此基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源予以有效調(diào)整，進(jìn)而最終將能源消耗以及運(yùn)營(yíng)成本大大降低[2]。
2探析5GMCT關(guān)鍵技術(shù)
2.1關(guān)鍵技術(shù)之無(wú)線傳輸
5GMCT關(guān)鍵技術(shù)首先要從無(wú)線傳輸該種技術(shù)上進(jìn)行探討，而無(wú)線傳輸中又包含了MIMO以及多載波和全雙工三種技術(shù)，下面就三種無(wú)線傳輸具體技術(shù)予以闡述：其一是MIMO技術(shù)。一般來(lái)講越多的天線數(shù)量其可靠性以及頻譜效率就會(huì)明顯提升，尤其在是接收以及發(fā)射具備較大數(shù)量天線狀況時(shí)MIMO信道就可以線性增長(zhǎng)收發(fā)天線實(shí)際最小值，因而通過(guò)利用數(shù)量較大天線能夠?qū)⑾到y(tǒng)容量予以有效提高，但是現(xiàn)今技術(shù)條件的不足實(shí)際收發(fā)端能夠配置的天線則具有較小數(shù)量，如在相應(yīng)的LTE系統(tǒng)中僅僅是搭建四根天線，而LTE-A系統(tǒng)也僅僅是搭建八根天線。在2014年美國(guó)提出了多天線化大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的研究，而所謂MIMO系統(tǒng)則是具備較大數(shù)量基站配置，簡(jiǎn)單來(lái)講就是天線數(shù)量可以多達(dá)數(shù)百根，這些眾多數(shù)量天線還能夠于同一基站上配置，進(jìn)而形成大規(guī)模MIMO。其好處體現(xiàn)在三方面：第一點(diǎn)好處是大規(guī)模的MIMO相較于現(xiàn)有技術(shù)具備較強(qiáng)空間分辨率以及多維度資源有效挖掘率，促使網(wǎng)絡(luò)中不同用戶能夠基于大規(guī)模MIMO實(shí)現(xiàn)同一時(shí)頻自由通信，而不必增加寬帶或者是相應(yīng)的基站密度來(lái)滿足大眾用戶需求。第二點(diǎn)好處是大規(guī)模MIMO能夠在較窄范圍內(nèi)集中較多波束，進(jìn)而將波束干擾降到最低。第三點(diǎn)好處是大規(guī)模MIMO能夠?qū)l(fā)射實(shí)際功率良好降低，當(dāng)擁有足夠多的天線時(shí)更加能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)器以及預(yù)編碼性能最優(yōu)，并可以忽略不計(jì)相關(guān)干擾[3]。其二是多載波技術(shù)。該技術(shù)早在1970年代就進(jìn)入研究階段，直至1985年才開(kāi)始受到國(guó)內(nèi)以及國(guó)外眾多通信領(lǐng)域的關(guān)注，現(xiàn)今多載波該種技術(shù)已經(jīng)被良好的應(yīng)用在通信信號(hào)以及雷達(dá)信號(hào)和相應(yīng)的圖像處理等工作中。具體來(lái)講多載波發(fā)送端依托于濾波器組進(jìn)而有效調(diào)制多載波，而接收端則對(duì)濾波組予以解調(diào)分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)置載波帶寬度以及不同子載波之間的交疊程度等，靈活對(duì)子載波實(shí)現(xiàn)干擾控制，而不同子載波進(jìn)行信道估計(jì)以及信道檢測(cè)單獨(dú)處理。總的來(lái)講多載波其內(nèi)在性能由濾波器實(shí)際調(diào)制功能所決定[4]。其三是全雙工技術(shù)。所謂全雙工指的是能夠同頻以及同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙向有效通信的重要技術(shù)。在現(xiàn)今的無(wú)線系統(tǒng)中無(wú)論是終端側(cè)還是網(wǎng)絡(luò)側(cè)其在實(shí)際接收信號(hào)的過(guò)程中均對(duì)原發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生一定的自干擾，由于當(dāng)前技術(shù)所限因而同頻以及同時(shí)通信還無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)。全雙工該種技術(shù)對(duì)于頻譜實(shí)際利用效率的提高具有一定的理論意義，尤其是能夠?qū)⑿盘?hào)處理以及器件方面技術(shù)予以發(fā)展，由此可見(jiàn)此種技術(shù)產(chǎn)生意義重大。而要想真正實(shí)現(xiàn)該種技術(shù)應(yīng)用就需要重點(diǎn)關(guān)注收發(fā)信號(hào)兩者之間的自干擾狀況。隨著近些年技術(shù)研究不斷創(chuàng)新，研究人員通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明此種技術(shù)具備可行性，如通過(guò)新型研發(fā)的抵消干擾技術(shù)來(lái)化解自干擾問(wèn)題，又或者是在接收端放置相應(yīng)的天線來(lái)對(duì)發(fā)射信號(hào)予以提前接收過(guò)濾來(lái)消除自干擾等等。
2.2關(guān)鍵技術(shù)之無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
5GMCT關(guān)鍵技術(shù)還要從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)該種技術(shù)上進(jìn)行探討，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中又包含了超密集以及自組織兩種技術(shù)，下面就兩種無(wú)線傳輸具體技術(shù)予以闡述：其一是超密集技術(shù)。在超密集網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具備較近距離，其頻譜效率以及相應(yīng)的功率效率和系統(tǒng)容量也較高，此外其接入技術(shù)也較為靈活。雖然上述內(nèi)容是超密集技術(shù)規(guī)劃出的美好愿景，但是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)際距離的縮近也會(huì)帶來(lái)其他系統(tǒng)問(wèn)題的產(chǎn)生，具體來(lái)講，較近距離之間的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具備較小傳輸損耗，但是也會(huì)出現(xiàn)較多干擾源，也就是說(shuō)其干擾狀況會(huì)較為嚴(yán)重，而這就需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在縮近距離的同時(shí)能夠促使節(jié)點(diǎn)協(xié)作，并利用干擾圖樣和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞葘?duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)予以監(jiān)控。此外對(duì)于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)還需要利用復(fù)雜龐大回傳網(wǎng)絡(luò)來(lái)將節(jié)點(diǎn)干擾控制成本降低并提升其技術(shù)靈活性提高[5]。其二是自組織技術(shù)。所謂自組織主要是包含了自愈合以及自優(yōu)化和相應(yīng)的自配置，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)予以障礙排除以及優(yōu)化維護(hù)和相應(yīng)的部署規(guī)劃進(jìn)而將人工干預(yù)降到最低。就當(dāng)前來(lái)講自組織該種技術(shù)具備網(wǎng)絡(luò)發(fā)展必備特性，正在逐漸走向商用道路上。具體來(lái)講，5GMCT從其本質(zhì)上屬于多制式協(xié)同融合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，站在技術(shù)層面上將多個(gè)以及多層無(wú)線接入共存進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出復(fù)雜性。而針對(duì)該種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就需要進(jìn)行良好部署以及有效維護(hù)，進(jìn)而將運(yùn)營(yíng)成本良好降低并保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及高效性[6]，由此依托于自愈合以及自優(yōu)化和相應(yīng)的自配置就成為了5G通信方面的重要技術(shù)。
3結(jié)語(yǔ)
綜上分析可知，時(shí)代更新以及通信發(fā)展，5GMCT逐漸走向商用發(fā)展道路上，其發(fā)展目標(biāo)則集中在對(duì)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)予以全面發(fā)展，并對(duì)無(wú)線信號(hào)賦予穩(wěn)定安全性以及較廣覆蓋性能，為廣大用戶帶來(lái)極致使用享受。而針對(duì)5GMCT方面研究相較于國(guó)外研究來(lái)講還處在初始階段中，相信在今后隨著5GMCT廣泛應(yīng)用，對(duì)其關(guān)鍵指標(biāo)以及技術(shù)需求和相應(yīng)使能技術(shù)等方面的研究將越來(lái)越多。
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