5G移動通信技術優(yōu)化探究

時間:2022-07-01 03:22:04

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5G移動通信技術優(yōu)化探究

摘要:高質(zhì)量通信體驗作為移動通信技術領域追求的目標,為了滿足這個目標要求,5g作為一個新式的移動通信系統(tǒng)被發(fā)展起來,5G移動通信技術將實現(xiàn)超高的提供超高連接數(shù)密度、移動超度、低時延高可靠的通信服務,并能夠為客戶提供更加快速、靈活的業(yè)務體驗。同時還能優(yōu)化網(wǎng)絡建設運營的能耗、成本,實現(xiàn)拓移動通信產(chǎn)業(yè)空間的拓展。基于此,筆者結合自身工程實踐,對5G移動通信技術的關鍵技術進行了探討。

關鍵詞:5G移動通信;關鍵技術;優(yōu)化

目前,移動寬帶業(yè)務的增長率持續(xù)上漲和物聯(lián)網(wǎng)等有關新技術的推動,給移動通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展帶來機遇的同時也帶來了挑戰(zhàn),移動通信網(wǎng)絡需要朝著連續(xù)廣覆蓋和熱點高容量場景優(yōu)化。信息和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展需要更加高速、高效和智能化的移動通信技術作為其發(fā)展的基礎。5G移動通信技術,是在4G通信技術基礎上發(fā)展起來的新技術,實現(xiàn)更快速的網(wǎng)絡傳輸。目前我國也致力于5G移動通信技術的研發(fā),移動通信技術的發(fā)展是必然的,并具有廣闊的應用前景。

15G移動通信技術特點

與現(xiàn)階段的移動通信技術相比較,5G移動通信技術需要表現(xiàn)上更強的優(yōu)勢,滿足超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動性的需求,確保5G網(wǎng)絡將向性能更加優(yōu)質(zhì)、更加智能、功能更加靈活方向發(fā)展,和目前的4G相比,5G移動通信技術的特點可以從下面幾點來說明:1.1增加數(shù)據(jù)流量,網(wǎng)絡性能更加優(yōu)質(zhì)。未來移動數(shù)據(jù)流量的發(fā)展趨勢可能是現(xiàn)在的1000倍左右,5G移動通信技術需要超高流量密度、超高連接數(shù)密度及超高移動性的接入要求,吞吐量在繁忙之時需要提升,同時進一步提升網(wǎng)絡的頻譜效率。1.2擴大聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)目,網(wǎng)絡運營更加智能。近年來智能終端快速發(fā)展,5G移動通信技術需要具備將全面提升智能感知和決策能力。與4G相比,5G網(wǎng)絡覆蓋的范圍內(nèi),職稱的設備數(shù)量應該增長100倍以上,并能夠快速通過對地理位置、用戶偏好、終端狀態(tài)等特性的實時感知和分析,實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的精細化網(wǎng)絡智能功能部署。1.3提高用戶速率,網(wǎng)絡功能更加靈活。5G以用戶體驗為中心,支持豐富的移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求,對于一些較為特殊的用戶速率可提升至100Mbit/S。同時在核心網(wǎng)方面,網(wǎng)絡功能在演進的分組核心網(wǎng)(EPC)基礎上進一步簡化與重構,提供更加高效靈活的網(wǎng)絡控制與轉發(fā)功能。1.4降低網(wǎng)絡能耗,網(wǎng)絡生態(tài)更加友好。5G移動通信技術的發(fā)展遵循綠色低碳和低能耗的發(fā)展路線,在和當今同等能耗水平的基礎上,能提高1000倍的流量需求。同時,5G將以更開放的網(wǎng)絡支撐新產(chǎn)業(yè)生態(tài)和垂直行業(yè)的應用需求,實現(xiàn)與第三方應用的友好互動,強化定制服務,刺激業(yè)務和網(wǎng)絡創(chuàng)新環(huán)境,最大限度地優(yōu)化網(wǎng)絡服務價值。

25G移動網(wǎng)絡需求分析

5G網(wǎng)絡已不單純指移動網(wǎng)絡,而是需要與互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)深度融合,營造個性化和智能化的融合網(wǎng)絡服務體系。基于上面對5G移動通信技術的特點的分析,為了滿足未來移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量增加1000倍以上以及用戶體驗速率提升10~100倍的要求,未來5G移動通信技術需要注重骨干傳輸鏈路的容量、核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)絡的吞吐量的提升,主要在以下三個方向同時進行提升:一是,進行新的無線傳輸技術的優(yōu)化,提高互聯(lián)網(wǎng)資源利用率;二是,通過設計全新的互聯(lián)網(wǎng)體系架構,實現(xiàn)通信系統(tǒng)的吞吐率的提高;三是,深入開發(fā)新的頻率資源,使未來無線移動通信的頻率資源擴展四倍以上。

35G移動通信技術優(yōu)化

為了提升5G網(wǎng)絡系統(tǒng)性能,容量和無線頻譜資源的利用率,滿足用戶的多樣性需求,下面筆者主要通過對新型雙工技術全雙工通信技術、NOMA技術、Femtocell技術分析。全雙工通信技術可以實現(xiàn)同時同頻的信息傳輸,實現(xiàn)通信系統(tǒng)的頻譜利用率的提升;NOMA技術可以實現(xiàn)各用戶的信息混疊傳輸設計,采用NOMA技術在發(fā)送端根據(jù)不同用戶分配不同的功率可實現(xiàn)功率域的多址接入,獲得頻譜效率的進一步提升;通過在熱點區(qū)域密集部署Femtocell基站,不僅滿足5G移動通信的需求,提升空間復用,同時能夠與現(xiàn)有無線通信技術良好共存。3.1全雙工通信技術。隨著人們對于大容量、高兼容性通信的需求與日俱增,那如何提升5G移動通信系統(tǒng)的容量?頻譜效率更高、雙工方式統(tǒng)一的傳輸成為5G移動通信優(yōu)化中急需解決的問題。相比于傳統(tǒng)的TDD和FDD雙工模式,全雙工模式從理論上可以使空口頻譜效率提高1倍,實現(xiàn)了收發(fā)控制自由度的改變,不再受限傳統(tǒng)網(wǎng)絡頻譜資源的使用方式的限制,主要優(yōu)點如下:實現(xiàn)網(wǎng)絡的吞吐量的提高并改善隱藏終端問題,一定程度上提高無線網(wǎng)絡用戶的公平性;在傳輸節(jié)點上可以實現(xiàn)同一頻段上的信息的發(fā)送或者不同的頻段上的信息的傳輸,頻譜資源的利用較為靈活。在進行信號輸送的時候能同步接收反饋信息,避免反饋延遲;中繼節(jié)點在接收源節(jié)點發(fā)送信息的同時將信號轉發(fā)至目的節(jié)點,避免傳輸時延;采用全雙工模式進行信息交互時,由于干擾的存在,能避免被竊聽者破解密鑰,提高網(wǎng)絡安全性能。雖然5G移動通信技術在應用的過程中存在優(yōu)點很多,但在實際的應用過程中,同時全雙工技術在多天線等情況下應用的難度較大。全雙工通信技術應用于基站則可支持上行鏈路和下行鏈路的雙工數(shù)據(jù)傳輸,但面臨的挑戰(zhàn)是基站對自干擾消除的性能要求高,雖然目前結合數(shù)字域、模擬域和天線域的自干擾消除技術可基本滿足基站的自干擾消除要求。但是全雙工通信還存在移動終端之間的收發(fā)互干擾、相鄰全雙工基站間的收發(fā)互干擾等現(xiàn)象,需要克服的干擾難度較大。3.2NOMA。技術多址接入是進行無線物理層優(yōu)化的關鍵技術之一,要滿足5G海量連接、大容量、低延時等要求,需要對多址接入技術進行優(yōu)化。非正交多址NOMA技術是為了滿足頻譜效率和系統(tǒng)容量等新的需求而產(chǎn)生的,不僅能夠成倍地提升系統(tǒng)設備接入量,還沒滿足一些上行密集的5G場景,比較適合未來5G通信技術發(fā)展部署。非正交多址NOMA技術的優(yōu)化思路主要是在發(fā)送端采用非正交發(fā)送,通過主動引入干擾信息,并通過在接收端采取干擾消除檢測接收機實現(xiàn)正確解調(diào),實現(xiàn)是頻譜效率和系統(tǒng)吞吐量的提升。另外由于NOMA可以不依靠反映信道狀態(tài)的CQI或者CSI信息就可以獲得魯棒的系統(tǒng)增益,不僅能降低網(wǎng)絡傳輸時延,終端功耗也可以降低,為實現(xiàn)綠色通信打下良好基礎。目前NOMA技術優(yōu)點很多,但在應用過程中面臨的挑戰(zhàn)和問題還是不少:比如在前面我們提到的由于發(fā)送端主動引入了干擾信息,要實現(xiàn)接收端對信號的正確調(diào)解,首先要進行干擾信號的消除,這就決定了NOMA技術系統(tǒng)存在一定的復雜度。其次,在減少用戶接入時延這個問題上,由于SIC接收機進行信號檢測需要分多級來進行,在每一級的檢測過程中都會存在時延,一旦存在干擾用戶數(shù)量比較多的情況,會出現(xiàn)總時延較大的現(xiàn)象,這需要提高硬件處理能力來達到時延的降低。最后是與其他技術的兼容問題,在5G移動通信技術中,MIMO、AMC等技術還在應用,這些技術會給SIS信號檢測帶來一定的干擾,加強與這些技術的融合還是目前重點研究的方向。3.3Femtocell技術。隨著目前數(shù)據(jù)流量將發(fā)生井噴式的增長,5G移動通信網(wǎng)絡也應該對應向多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向改善。為了滿足無線數(shù)據(jù)業(yè)務的快速增長和室內(nèi)深度覆蓋的要求,需要通過靈活的小型基站部署去克服5G移動通信中的盲點和熱點。5G移動通信所使用的頻段比4G要求更高,小型基站不僅要提供更好的信號覆蓋,還要提高5G網(wǎng)絡容量。而Femtocell因其部署靈活和低功耗等優(yōu)點在未來5G移動通信技術應用中有較大的前景,通過使用大量的Femtocell基站完成用戶的接入,可以彌補一些室外宏基站覆蓋嚴重不足的室內(nèi)區(qū)域,能夠為室內(nèi)移動用戶帶來高速、高質(zhì)量的移動服務。

4結語

未來移動通信技術和產(chǎn)業(yè)將邁入5G移動通信的發(fā)展階段,5G移動通信網(wǎng)絡和相應的技術體系越來越呈現(xiàn)出一種縱橫交錯、深度融合的趨勢。考慮到以后的通信發(fā)展需求,以上是筆者結合自身實踐經(jīng)驗,對5G移動通信技術進行的一些探討。

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作者:陳海林 單位:公誠管理咨詢有限公司第四分公司