5G移动通信网络关键技术和应用

５Ｇ移动通信网络关键技术和应用

宋　珂，周昌磊，王　健，苏宇峰，崔海龙

吉林省邮电规划设计院有限公司，吉林长春１３００００

摘要：随着科学技术的发展，我国的５Ｇ通信技术有了很大进展。５Ｇ移动通信技术以４Ｇ通信技术为基础，其不仅仅拥有４Ｇ通信技术的优点，还拥有许多新型的技术优势，使之具有更高的综合性、系统性和应用性。基于此，从无线传输技术、无线网络技术、其他关键技术等方面，阐述了５Ｇ移动通信网络关键技术，以期为促进５Ｇ移动通信网络关键技术的优化与升级，为推动５Ｇ移动通信时代更快到来提供参考。关键词：５Ｇ；移动通信网络；关键技术中图分类号：ＴＮ９２９．５

延高可靠网络和低功耗大连接网络。

０引言

结合５Ｇ移动通信的实际情况，对其发展趋势与若干关键技术进行深入分析，有利于增加移动通信事业发展中的技术含量，促使其发展水平的不断提升，为通信质量及效率的提高提供科学保障。因此，需要从不同的角度进行充分考虑，积极开展５Ｇ移动通信发展趋势与若干关键技术的研究工作，促使移动通信事业更好地适应实践中的形势变化，为我国经济社会的稳定发展提供相应的支持。

２５Ｇ标准及关键技术

２．１频谱及标准关键技术

３９ＧＨｚ被划分成多个频段。相较于前几代移动通信技术，５Ｇ所采用的中高频段传播损耗较大，网络覆盖所需要的成本较高。其在上下行解耦、大规模ＭＩＭＯ、波束聚合、波束赋形等方面需要更多的关键技术支撑。根据２０１８年全球移动设备供应商协会（ＧＳＡ）发布的报告，全球已经有１７个国家计划或已经发布了５Ｇ商用牌照，我国工业和信息化部颁布的５Ｇ标准中，通信频段主要分布在３．３～３．６ＧＨｚ和４．８～５．０ＧＨｚ。３ＧＰＰ５Ｇ标准主要集中在无线接入网和核心网部分，无线接入网方面主要解决新空口技术架构、站点存储条件、网络切片规划、业务需求、安全及计费等。核心网方面主要解决提升新空口技术竞争力、增强实时通信等关键技术。

５Ｇ标准频谱主要集中在中高频段，从３．３～

１应用场景

宽带（ｅＭＢＢ）、大规模机器类通信（ｍＭＴＣ）和超高可靠与低时延通信（ＵＲＬＬＣ）

［１］

ＩＴＵ确定了５Ｇ的三大类应用场景：增强型移动

。其中ｅＭＢＢ聚焦于对

现有移动宽带接入的数据传输速率、时延、用户密度、容量以及覆盖的全面增强。ｍＭＴＣ被设计用于海量物联网设备的低成本、低功耗接入，相关应用包括智能抄表、智慧物流、现场传感器、身体传感器等。ＵＲＬＬＣ被设计用于设备、机器间极低时延、超高可远程手术、智能电网、公共安全等。我国ＩＭＴ⁃２０２０（５Ｇ）推进组将其中移动宽带场景进一步划分为移动互联网和移动物联网两个场景。移动互联网：连续广域覆盖网络和热点高容量网络；移动物联网：低时靠、超高可用的车联网通信、工业控制、工厂自动化、

２．２大规模ＭＩＭＯ技术

多输入多输出技术简称ＭＩＭＯ技术。因为这一技术主要是通过在通信系统的接收端与输入端应用数量较大的接收及发射天线，所以这一技术通常也称为多天线技术。它是当前阶段无线通信系统中应用较为广泛的一种技术，具有提升信息系统频谱效

作者简介：宋珂（１９８５—），男，满族，吉林省大安市人，大学本科学历，中级职称，研究方向为５Ｇ移动通信网络关键技术。

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率及信息传输可靠性的应用优势。但对实际应用而言，传统的ＭＩＭＯ技术在应用中具有一定的缺陷，主要表现在信息处理及硬件的复杂度较高、能耗过大等方面，使之无法满足当今发展中愈加复杂化的数据处理需求。因此，大规模ＭＩＭＯ技术得到了良好发展。与传统ＭＩＭＯ技术相比，大规模ＭＩＭＯ技术增加了天线数量，这不仅仅能够提升系统整体容量，还能降低信息处理方面的复杂度，提升信息处理的质量及效率。总之，这一关键技术的研究主要针对容量及频谱效率展开，提升了５Ｇ移动通信网络的性能。

２．３全双工技术

实现同时５Ｇ移动通信通过对该技术的科学使用、同频的双向通信，从而使该系统作用下的，有利于

通信效率及质量不断提高，为系统资源的高效利用提供科学保障。同时，通过将全双工理论合理应用于５Ｇ移动通信系统的长期运行中，有利于实现对波谱资源的高效利用，使该系统具有良好的应用价值，满足我国经济社会发展对移动通信系统的多样化需求。

２．４超密集组网ＵＤＮ

Ｄ２Ｄ、ＣｏＭＰ５ＧＵＤＮ等技术架构，，融能够改善网络覆盖合了宏站、ＳｍａｌｌＣｅｌｌ、，Ｃ⁃ＲＡＮ、

统容量，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复大幅提升系用［２］向着多。在即将到来的元化、宽带化、５Ｇ综移动通信中合化、智能，化无线通信网络的方向不断演进。

２．５高效的无线网络技术

结合５Ｇ移动通信系统稳定运行的要求，在其未来发展中若能重视无线网络技术的高效利用，就能保持该系统良好的运行工况及运行效果，促使其在实践过程中不断增加应用优势。例如，超密集异构网络、自组织网络、软件定义无线网络和内容分发网络等技术隶属于无线网络技术的范畴。实践中通过对这些技术的配合使用，可以使５Ｇ移动通信网络节点更加接近终端，从而达到增加系统容量的目的。同时，通过对５Ｇ移动通信网络功能特性及形势变化的综合考虑以及对无线网络技术的高效利用，可以自动实现网络规划、维护和故障排除，从而促使移动通信网络运行成本降低，全面提升其实践应用水平。另外，基于无线网络技术的５Ｇ移动通信系统通过对网络流量及各节点连接状况的考虑，针对性地进行

移动通信　　　　　　　　

系统功能优化，从而满足信号高效传输的要求，加快该系统运行中的响应速度。

２．６基于滤波器组成的多载波技术

基于滤波器组成的多载波技术是当今较为常见的ＯＦＤＭ技术。在通信网络中的应用优势主要表现在频谱应用效果方面。但是，这一技术在实际应用中存在一定缺陷。第一，造成资源方面的严重浪费，这主要在循环前缀中发生。第二，这一技术应用过程中，因为其具有较高的灵敏性和多变性，所以面对干扰信号时抵御能力较弱。因此，优化、升级５Ｇ移动通信网络关键技术时，应从技术本身存在的缺陷入手，将其作为技术提升的重点解决内容。

３关键技术运用

在超密集异构网络部署过程中，关键需要解决高能效ＳｍａｌｌＣｅｌｌ部署位置和密度问题。针对同一小区或扇区，通过增设小站能够实现宏基站网络流量分担，促使网络能效得到提高［３］站会产生较大能耗，干扰较强或给用户稀疏区域带。但是布设过多小来负担，提供的系统容量有限，造成严重小区间干扰，使网络能效整体下滑。针对这一问题，可以采用高能效Ｐｉｃｏ部署方案，采用有线方式进行ＰｉｃｏＣｅｌｌ回传，为用户提供质量不低于宏基站的移动通信服务，利用Ｘ２接口实现宏微协同，加强网络负载和干扰的管理。在实际部署时，需要采用３ＧＰＬＴＥＦＤＤ仿真平台进行仿真参数设置，实现网络衰落校准。在Ｍ．２１３５得到高能效部署方案标准信道模型下，就需要在目标宏扇区内完成，如果网络中Ｐｉｃｏ过多无法Ｐｉｃｏ副本部署后。

，使另外两个扇区相对位置为目标小站４５Ｇ通信技术应用前景分析

统网络应用方面已经获得了较大成功（１）高速智能应用逐渐加强。４Ｇ，５Ｇ移动通信在传

通信网络在提高网络速度的同时，将更加注重网络的智能化。随着云计算技术的不断进步，手持终端低处理能力可以通过５Ｇ智能化和云计算技术弥补和提高。在云计算环境下，云存储、大数据处理等技术将在５Ｇ网络环境下被广泛应用，为用户提供更加有效和及时的传输、处理和存储体验。在这些条件下，５Ｇ能为“互联网＋”的各项应用提供基础条件。

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　　　　　　　　移动通信

通信技术是以基站为中心的星型网络，所有终端通过基站转接进行互联通信。这种网络拓扑结构限制了网络的覆盖度和通信容量。在５Ｇ网络中，可以进行端到端的直接通信（Ｄ２Ｄ），允许终端进行近距离直接数据传输，不需要中间节点（基站）的转接，从而提高通信的覆盖面积和用户体验度。在端到端技术支撑下，用户终端的即时通信、物联网等行业的应用将获得更快、更好的发展。

（３）自组织网络、复杂网络获得更大发展。传统

（２）端到端直接通信技术广泛应用。现有无线

５结语

综上所述，在当今互联网技术的迅猛发展背景下，移动通信技术必然会向５Ｇ移动通信技术方面快速发展，并促使５Ｇ移动通信网络占据主导地位。因此，应针对５Ｇ移动通信网络关键技术展开深入研究工作，以促进现代通信技术领域的良好发展，推动我国整体经济发展。

参考文献

［１］赵国锋，陈婧韩，远兵，等．５Ｇ移动通信网络关键技术综述

［Ｊ］．重庆邮电大学学报（自然科学版），２０１５，２７（４）：４４１．［２］刘清静．５Ｇ移动通信的应用现状及发展趋势探析［Ｊ］．工程

技术（全文版），２０１６（７）：２４５．

［３］周宇，陈健，高月红．５Ｇ授权频谱分配及非授权频谱利用

技术的研究［Ｊ］．电信工程技术与标准化，２０１８（３）：３７．

网络构建和配置需要运营商组建和维护，需要大量的人力成本和资源成本。在５Ｇ网络中，用户可以根据自身需求组织网络，可以自由配置、自由通信，减少运营商的参与，既能降低成本又能提高效率。在多种制式的复杂网络中，将会产生多层、多结构、多种接入方式的网络，从而刺激相关网络应用的发展，提高５Ｇ网络的商业应用。（上接第１１页）

统天线布局技术的研究和应用工作，以满足实际工作不断发展的需要。

参考文献

［１］谢平，廖勇，陈世韬，等．ＥＢＧ结构改善天线辐射特性初步

研究［Ｊ］．微波学报，２０１４（１）：３５６⁃３５９．

［２］李直，马波，姜峰．基于共铁塔的多系统天线布局技术研究

［Ｊ］．山东通信技术，２０１６，３６（１）：１１⁃１３．

［３］郝滨海．通信铁塔共享改造与系统干扰的分析［Ｊ］．电信工

程技术与标准化，２００９，２２（１２）：４８⁃５０．

效果。现实中，考虑到手动调节的工作量较大且精度无法保证，所以推荐采用自适应闭环调节的方式来加以控制［３］。

４结语

为了提高移动通信设施的利用率和降低运营成本，多运营商共享铁塔的模式必将会成为未来发展的主流。因此，我们有必要加强对共享铁塔的多系（上接第１３页）

全然没有缺陷的，关于５Ｇ通信射频关键技术的研究可谓是任重而道远，需要相关工作人员能够充分认识到５Ｇ通信技术应用的必要性，加大技术研究力度，促使不同技术有机融合到一起，致力于打造功能多样、稳定性强的５Ｇ通信系统，为我国通信行业的可持续发展保驾护航。

参考文献

［１］宋刚．面向５Ｇ移动通信技术的射频关键技术研究［Ｊ］．中

国高新技术企业，２０１７（８）：１７⁃１８．

［２］刘中奇．基于射频收发信号对未来５Ｇ通信的关键技术研

究［Ｊ］．电子世界，２０１７（７）：１０７⁃１０８．

［３］赛灵思．射频级模拟技术实现面向５Ｇ无线的颠覆性技术

突破［Ｊ］．中国集成电路，２０１７，２６（３）：３５⁃３９．

的帮助就能够实现通信终端的直接通信，有效拓展了网络的接入与连接形式。利用Ｗｉ⁃Ｆｉ、蓝牙等技术组建分布式网络，使得终端设备不经过中间实体可以直接发送和接收信号，大大提升了信号传输效率和５Ｇ系统性能，终端直通技术与其他５Ｇ技术的融合也具有必然性。

３结语

本文重点阐述了大规模ＭＩＭＯ技术、同频全双工技术、毫米波频段技术、终端直通技术的研究现状及其在５Ｇ通信系统中的应用价值，希望能够为相关工作人员提供参考和借鉴。然而上述几种技术并非

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