5g通信技术的大学生论文

5g 通信技术论文篇一：《5G 无线通信通信系统的关键技术分析》 摘要：5G 无线通信是未来移动通信系统一个新的发展方向，当前这种 技术还不是很成熟，处于探索和研发阶段。笔者在对 5G 无线通信技术系统 进行简要介绍的基础之上，重点针对了 5G 无线通信系统的大规模 MIMO 技 术、超密集异构网络技术和全双工技术进行论述。 关键词：5G 无线通信大规模 MIMO 技术全双工技术超密集异构网络 引言： 经过了几十年的发展，移动通信使得人们生活和工作得到了翻天覆地的 变化。当今已进入了信息化发展的新时代，由于移动终端越来越普及，使得 多媒体数据业务的需求量极具增长。可以预测到，移动通信网络将在 2020 年增长 1000 倍的容量和 100 倍的连接数，众多的用户接入以及很低的营运 成本的需求也会随之出现。因此，对 5G 无线网络技术的研究就显得格外重 要。鉴于此，笔者希望本文的论述能够对 5G 无线通信网络技术的研究起到 抛砖引玉的作用。 一、5G 无线通信系统概述 5G 无线通信和 4GG 相比具有更高的传输速率，其覆盖性能、传输时延以 及用户体验方面比 4GG 更加良好，5G 通信和 4GG 通信之间有效的结合将贵构 成一个全新的无线移动通信网络促进其进一步扩展。当前国内外对 5G 无线 通信技术的研究已经进入到了深入时期，如 2013 年欧盟建立的 5G 研研发项 目 METIS(mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society)项目，中国和韩国共同建立的 5G 技术论坛以及我国的 813 计划研发工程的启动。 由此可以看出 5G 无线通信是移动互联网在外来发展的最为重要的驱动 力，将对移动互联网作为未来新兴业务的基础平台起到了重要的推动作用。 而当前在互联网进行的各种业务大多都是通过无线传播的方式进行，而 5G 技术对这种传输的效率和传输质量提出了更高的要求。而将 5G 通信系统和 其它通信系统进行有效的结合以及无缝的对接是 5G 无线通信技术研究的主 要方向和目标。因此，在 5G 无线蓬勃发展的今天，其技术的发展主要呈现 出以下特点： 首先，5G 通信技术系统更加注重用户体验，而良好的用户体验主要是 以传输时延、3D 交互游戏为主要支撑来实现。 其次，5G 无线通信系统以多点和多用户协作的网络组织是其与与其它 通信系统相比最为明显的特点和优势，这种网络组织系统使得系统整体的性 能得到了极大的提升。 再次，5G 无线通信系统和其它通信系统相比应用到了较多的高端频谱 ， 但是高端频谱无线电波穿透能力有限，因此，有线和无线相结合是系统采取 的最为普遍的组成形式。 二、5G 无线通信通信系统的关键技术 (一)大规模 MIMO 技术 1 技术分析 在多种无线通信系统中已经普遍采用了多天线技术，这种技术能够有效 的提升通信系统的频谱效率，例如，3G 系统、LTE、LTE-A、WLAN 等.频谱 效率是随着天线数量的增多而效率随之提高。MIMO 信道容量的增加和收发 天线的数量呈现出近似线性的关系，因此在 5G 无线系统内采取较多数量的 天线是为了有效的提高系统容量。但是当前系统收发终端配备的收发天线数 量不多，这是由于天线数量的增多使得系统的空间容量会被压缩，并且多数 量天线技术复杂所造成的。 但是，大规模 MIMO 技术的优势还是非常明显的，主要体现在以下几个 方面：首先，大规模 MIMO 分辨率更强，能够更加深入挖掘到空间维度资源， 从而使得多个用户能够在大规模 MIMO 的基站平台上实现同一频率资源的同 时通信，因此，使得能够实现小规模数量基站的前提下高频谱的信息传输。 其次，大规模 MIMO 抗干扰性能强，这是由于其能够将波束进行集中。再次， 能够极大程度的降低发射功率，提高发射效率。 2 我国的研究和应用现状 我国对大规模 MIMO 技术的研究主要是集中在信道模、信道容量以及传 输技术等方面，在理论模型和实测模型方面的研究比较少，公认的信道模型 当前还没有建立起来，而且传输方案都是采用 TTD 系统，用户数量少于基站 数量使得导频数和用户数呈现出线性增长的关系。除此之外采用矩阵运算等 非常复杂的运算技术来进行信号检测和信息编码。因此，我国要充分挖掘 MIMO 技术的内在优势，结合实际来对通信信道模型进行深入的研究，并且 在频谱效率、无线传输方法、合资源调配方法等方面应当进行更多的有效分 析和研究。 (二)全双工技术 所谓全双工技术就是指信息的同时传输和同频率传输的一种通信技术。 由于无线网络通信系统在信息传输过程中传输终端和接受终端存在一种固有 的信号自干扰。全双工计划苏能够充分的提高频率利用率，以实现多频率的 信息的信息传输，从而改变了一般通信系统不能够实现同频率和双向传输的 技术现状，因此这种技术已经成为无线通信技术当前研究的一个重要的关键 点。这种技术应用在 5G 无线通信系统中能够实现无线频谱资源得到充分的 挖掘和利用。当前 5G 无线通信系统由于接受信号的终端和发射信号的终端 频率之间存在着较大的差异，使得其产生自干扰的现象比较突出，是 5G 无 线通信技术发展的一个主要瓶颈，因此，全双工技术在 5G 无线通信系统内 有效的应用使得信号自干扰的问题能够通过相互抵消的方式得到有效的解决。 通过模拟端干扰抵消、对已知的干扰信号的数字端干扰抵消等各种新的干扰 技术的发展以及这些技术的有效结合使得极大多数信号之间的自干扰现象都 基本上得到了有效的抵消。 (三)超密集异构网络技术 5G 无线通信通信系统不仅包括无线传输技术，而且也包括后续演化的 无 线 接 入 技 术 ， 因 此 ， 5G 网 络 系 统 就 是 各 种 无 线 接 入 技 术 ， 例 如 ， 5G，4GG，LTE， UMTS (universal mobile telecommunications system)以及 wireless fidelity 等技术共同组成的通信系统，在系统内部，宏站和小站共同 存在，例如，Micro，Pico，Relay 以及 Femot 等多层覆盖的异构网络。在异 构网络内部，运营商和用户共同部署基站，而用户部署的主要是一些功率较 低的小站，并且节点的类型也比较多使得网络拓扑变得相当复杂。并且由于 异构网络网络基站的密集程度较高，因此其网络节点和用户终端之间的距离 就更为接近，使得功率的效率和频谱的效率以及网络系统容量等方面比一般 通信网络系统更为优良。 虽然这种技术应用于 5G 无线网络通信系统中有着非常良好的发展前景， 但是也存在着一些缺陷，这种缺陷主要表现在以下几个方面：首先，由于节 点之间比较密集使得节点之间的距离相应就比较短，这样就会造成系统内会 存在同种无线接入技术之间的同频干扰的现象以及不同无线接入技术在共享 频谱之间分层干扰的现象，这种问题的解决有赖于对 5G 无线通信网络系统 进一步的深入研究。其次，由于系统内存在着大量的用户部署的节点，使得 拓扑以及干扰图样呈现出范围较大的动态变化。因此，要加强应对这种动态 变化的相关技术的研究。 结束语 5G 无线网络系统的建立是建立在现有无线网络技术的进步以及新的无 线接入技术的研发的基础之上，通过 5G 无线网络技术的进一步发展，将会 在未来极大的拓展移动通信业务的应用领域和应用范围。 参考文献 [1] 石 炯 .5G 移 动 通 信 及 其 关 键 技 术 发 展 研 究 [J].]. 石 家 庄 学 院 学 报 ， 2015(06) [2]尤肖虎.5G 移动通信发展趋势与若干关键技术[J].]中国科学，2014G(05). [3]杨绿溪.面向 5G 无线通信系统的关键技术综述 [J].] 。东南大学学报， 2015(09). 5g 通信技术论文篇二：《试谈 5G 移动通信发展现状及其关键技术》 【摘要】 第 5 代移动通信(5G)是面向 2020 年以后的新一代移动通信系 统，其愿景和需求已逐步得以确立，但相关技术发展目前仍处于探索阶段。 本文简单介绍了 5G 移动通信的发展前景;概述了国内外 5G 移动通信的发展 现状及相关研发单位和组织的学术活动;重点针对 5G 移动通信中富有发展前 景的若干项关键技术做了详细的阐述，包括 Massive MIMO、超密集异构网 络、毫米波技术、D2D 通信、全双工无线传输、软件定义网络、网络功能虚 拟化和自组织网络等。 【关键词】 5G 发展现状 关键技术 前言 社会的进步，使人与人、人与万物的交集越来越大，人们对通信技术的 需求和更优性能的追求在当今变得更加迫切。无论是在移动通信起步的伊始， 还是迅速发展的当下，人们对移动通信的追求都是更快捷，更低耗，更安全。 第五代移动通信为满足 2020 年以后的通信需求被提出，现今受到无数学人 的关注。 第 5 代 移 动 通 信 (fifth generation mobile communication network，5G)作为新一代的移动通信肩负着演进并创新现有移动通信的使命。 它主要通过在当今无线通信技术的基础上演进并开发新技术加以融合从而构 建长期的网络社会，是新、旧无线接入技术集成后方案总称，是一种真正意 义上的融合网络。 一、5G 发展现状 移动通信界，每一代的移动无线通信技术，从最开始的愿景规划，到技 术的研发，标准的制定，商业应用直至其升级换代大致周期都是十年。每一 次的周期伊始，谁能抢占技术高地，更早的谋划布局，谁就能在新一轮‘通信 大洗牌’中获得领先优势。我国在 5G 之前的全球通信竞备中一直是落后或慢 于发达国家的发展速度，因而在新一轮 5G 通信的竞备中国家是非常重视并 给予了大力支持。2013 年初，我国便成立了专项面对 5G 移动通信研究与发 展的 IMT-2020 推进组，迅速明确了 5G 移动通信的愿景，技术需求，应用规 划。2013 年 6 月，国家 863 计划启动了 5G 移动通信系统先期研究一期重大 项目。令人振奋的是 2016 年伊始，我国正式启动 5G 技术试验，这是我国通 信业同国际同步的一个重要信号。 同样 2013 年以来，欧盟、韩国等国家与地区也成立相关组织并启动了 针对 5G 的相关重大的科研计划[1]：1)METIS 是欧盟第七框架计划中的一部 分，项目研究组由爱立信、法国电信及欧洲部分学术机构共 29 个成员组成， 旨在 5G 的愿景规划，技术研究等。2)5G PPP 是由政府(欧盟)出资管理项目 吸引民间企业与组织参加，其机制类似于我国的重大科技专项，计划发展 800 个成员，包括 ICT 的各个领域。3)5G Forum 是由韩国发起的 5G 组织， 成员涵盖政府，产业，运营商和高校，主要愿景是引领和推进全球 5G 技术。 二、5G 关键技术 结合当前移动通信的发展势头来看，5G 移动通信关键技术的确立仍需 要进一步的考量和市场实际需求的检验。未来的技术竞争中哪种技术能更好 的适应并满足消费者的需求，谁能够在各项技术中脱颖而出，现阶段仍然不 能明确的确立。但结合当前移动通信网络的应用需求和对未来 5G 移动通信 的一些展望，不难从诸多技术中总结出几项富有发展和应用前景的关键性技 术[1]。 2.1 Massive MIMO MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术其实在 5G 之前的通信系统 中已经得到了一些应用，可以说它是一种作为提高系统频谱效率和传输可靠 性的有效手段。但因天线占据空间问题、实现复杂度大等一系列条件的制约， 导 致 现 有 MIMO 技 术 应 用 中 的 收 发 装 置 所 配 置 的 天 线 数 量 偏 少 。 但 在 Massive MIMO 中，将会对基站配置数目相当大的天线，将把现阶段的天线 数量提升一到两个数量级。它所带来的巨大的容量和可靠性吸引了大量通信 研�咳嗽钡难矍颍孟粤烁眉际醯挠旁叫浴�孟粤烁眉际醯挠旁叫浴�孟粤烁眉际醯挠旁叫浴� 它 的 应 用 能 够 给 我 们 带 来 的 好 处 是 ： 1) 较 于 以 往 的 多 入 多 出 系 统 ， Massive MIMO 可以加大对空间维度资源的利用，为系统提供更多的空间自 由度。2)因其系统架构的优越性，可以做到降干扰、提升功率效率等。 同时它也存在着一系列问题：1)因缺乏大量理论建模、实测建模方面工 作的支撑，当前没有认可度较高的信道模型。2)在获取信道信息时的开销要 依靠信道互易性来降低，但是当前的假定方案中使用比较多的是 TDD 系统， 且用户均为单天线，与基站天线数量相比明显不足，当用户数量增加时则会 致使导频数量线性增加，冗余数据剧增。3)当前 Massive MIMO 面对的瓶颈 问题主要是导频污染。 Massive MIMO 在 5G 移动通信中的应用可以说是被寄予厚望，它将是 5G 区别以往移动通信的主要核心技术之一。 2.2 超密集异构网络 应 5G 网络发展朝着多元、综合、智能等方向发展的要求，同时随着智 能终端的普及，数据流的爆炸式增长将逐步彰显出来，减小小区半径、增加 低功率节点数等举措将成为满足 5G 发展需求并支持愿景中提到的网络流量 增长的核心技术之一。超密集组网的组建将承担 5G 网络数据流量提高的重 任。未来无线网络中，在宏站覆盖范围内，无线传输技术中的各种低功率的 节点密度将会是现有密度 5-15 倍，站点间的距离将缩小到 10 米以内，站点 与激活用户甚至能够做到一对一的服务，从而形成超密集异构网络[2]。超密 集异构组网中，网络的密集化的构造拉近了节点与终端的距离，从而使功率 效率和频谱效率加以提升，并且可以让系统容量得到巨幅提升。 2.3 毫米波技术 在 5G 网络中，与即将面对的巨大的业务需求相冲突的是传统移动通信 频谱资源已趋于饱和。如何将移动通信系统部署在 6GHz 以上的毫米波频段 正成为业界广泛研究的课题。相比于传统移动通信频谱的昂贵授权费 MMW 频段中包含若干免费频段，这使得其使用成本可能会降低。MMW 频 谱资源极为丰富可以寻找到带宽为数百兆甚至数千兆的连续频谱，连续频谱 部署在降低部署成本的同时也提高了频谱的使用率[3]。 2.4G D2D 通信 在未来 5G 网络中，无论是网络的容量还是对频谱资源的利用率上都将 会得到很大空间的提升，丰富的信道模式以及出色的用户体验也将成为 5G 重要的研发着力点。D2D 通信具有潜在的提升系统性能，增强用户体验，减 轻基站压力，提高频谱利用率等前景，因而它也是未来 5G 网络的关键技术 之一。 D2D 通信是一种在蜂窝系统架构下的近距离数据直接传输技术。用户之 间使用的智能终端可以在不经基站转发的情况下直接传输会话数据，且相关 的控制信号仍由蜂窝网络负责。这种新型传输技术让终端可以借助 D2D 在网 络覆盖盲区实现端到端甚至接入蜂窝网络，从而实现通信功能。 2.5 全双工无线传输 全双工无线传输是区别于以往同一时段或同一频率下只能单向传输的一 种通信技术。能够实现双向同时段、同频传输的全双工无线传输技术在提升 频谱利用率上彰显出其优越性，它能够使频谱资源的利用趋于灵活化。全双 工无线传输技术为 5G 系统挖掘无线频谱资源提供了一种很好的手段，使其 成为 5G 移动通信研究的又一个热点技术。 同样，在全双工无线传输技术的应用上也有很多阻力因素：同频、同时 段的传输，在接收端和发射端的直接功率差异是非常大的，会产生严重自干 扰 。 而 且 全 双 工 技 术 在 同 其 他 5G 技 术 融 合 利 用 时 ， 特 别 是 在 Massive MIMO 条件下的性能差异现在还缺乏深入的理论分析[4G]。 2.6 软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)) SDN 技术是源于 Internet 的一种新技术。该技术的思路是将网络控制功 能从设备上剥离，统一交由中心控制器加以控制，从而实现控、转分离，使 控制趋于灵活化，设备简单化。 同时在考虑网络运营商的运维实际也提出了一种新型的网络架构体系 NFV)，该体系利用 IT 技术及其平台将网元功能虚拟化，根据用户的不同业务 需求在 V)NF(V)irtual Network Feature)的基础上进行相应的功能块连接与编排。 NFV) 的核心所在即降低网络逻辑功能块和物理硬件模块的相互依赖，提高重