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5G移动通信技术论文

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  15G目前提及的相关技术特征

  对于5G的应用和未来憧憬,产业界和学术界对其都进行了相关阐述,从他们的阐述中得出,人们对未来5G技术的需求,相比之下,5G应具备下面的基本特征。

  1.1数据流量的增长

  产业界人士预测10年以后,移动数据量将达到1000倍。5G的吞吐量能力特别大,就算在很忙的时候也能提升到1000倍,至少可以到达100Gbit/s/km2以上。

  1.2联网设备扩大100倍

  伴随着智能终端和物联网的迅速发展,预计10年后,联网的设备数目将增加到600~1000达部,在未来里,5G网络单位覆盖面积将大大增加,相比之下是目前4G网络将增长100倍,相对一些特殊的应用,单位面积将通过5G网络的设备数目达到100万/km2。

  1.3峰值速率至少达到10Gbit/s

  面向2020年以后的5G网络,相对于目前的4G网络的峰值速率需提高10倍以上,然而达到10Gbit/s,在特殊情况下,用户单链峰值速率都要求需达10Gbit/s。

  1.4用户速率可达到10Gbit/s,特殊需求达到100Gbit/s

  在未来的5G网络中,在一般条件下,用户在任何时候都能获得10Gbit/s以上的速率,对于特殊需求的业务和用户将达到100Gbit/s,比如:急救车内高清医疗图像传输服务。

  1.5可靠性高与时间短

  2020年后的5G网络,需要满足用户在线服务,能随时随地的进行各种体验,并且还需满足工业信息系统、应急通信等更多场景需求。需要进一步地降低用户的控制时延,与4G网络相比,缩短了5~10倍。对于关系重大财产安全的业务和人类生命可靠性必须提升到99.9999%以上。

  1.6频谱利用相对较高

  由于5G网络用户的业务量大、规模大、流量高,相对来说,使用频率需求量也大,需要通过压缩等创新技术及频率倍增的应用,来提高频率利用率。相对4G网络来说,5G的频谱效率要5~10倍的提高,来解决流量带来的频谱短缺问题。

  1.7网络消耗能源

  相对来说较低节省能源、绿色低碳是未来通信技术的发展的方向,在未来的5G网络中,需要利用节约能源的设计,使网络能耗效率都有待提高1000倍,来满足1000倍流量的需求,但是现有网络与能耗有相当的水平。

  25G关键技术概述

  从目前的角度看,5G的关键技术仍在发展阶段和研究阶段,但学术界和产业认为,5G的关键技术应包含下几个方面:一是5G关键技术与无线网络构架;二是5G无线输送的关键技术;三是5G移动通信总体技术系统;四是5G移动通信验证技术。接下来对业界十分关注的5G技术进行总的介绍。

  2.1高频段传输

  目前,移动通信系统频段主要是3GHz以内,伴随着用户人数的增加,频谱资源也变得十分拥挤,然而在高频段里,如毫米波频率是27.3~350GHz,而带宽则高达284.6GHz,超过微波全部带宽的12倍。微波与毫米波相比,元器件的尺寸要小很多,毫米波系统能轻而易举小型化,实现进行极高速短距离通信,支持5G传输速率和容量需求。

  2.2多天线传输技术

  多天线技术,经历了从二维到三维,从无源到有源,从高阶多输入多输出到大规模阵列的发展,能把频谱利用率提高到数十五倍甚至再高,是目前5G技术唯一重要研究方向。

  2.3同时同频全双工技术

  同时同频全双工技术被称为高效的频谱效率技术,该技术在相同的物理信道上对两个方向信号的进行传输,在通信双工节点的接收机处通过对取消自身发射的信号干扰,在发射信号时候,同时接收另一节点的相同频信号。

  2.4设备间直接通信技术

  以往的移动通信系统连网方式,以基站为中心点,实现对市区覆盖,基站及中继站是不能随便移动的,网络结构是有限制的,在未来的5G网络里,用户规模大,数据流量大,以传统的基站模式为中心的组网方式,是没办法满足业务需求。D2D直接通信技术在没有基站的情况下也能运转,实现通信设备的直接通信,开拓了接入方式和网络连接。

  2.5密集网络技术

  5G是一个智能化、宽带化、多元化、综合化的网络,数据流量是4G的1000倍。想要实现目标有两种技术:一是在宏基站处布置大规模天线来取得室外空间增益,二是布置密集网络来满足室外和室内数据需求。在未来里,向高频段宽带,将采用更加密集的方案,部署高达200个以上扇区。

  2.6新型网络架构技术

  为了满足在未来里,使用高容量、大规模的用户需求,未来的5G网络架构将具有低时延、低成本、易维护、扁平化特点。目前产业界主要集中在云架构和C-RAN的研究上。

  2.7智能化技术

  5G的中心网络,是由大型的服务器来组成的云计算平台,通过交换机网络及数据交换功能的路由器与基站相连接,宏基站具有大数据存储功能和云计算功能,时效性特强或特别大的数据,提交到云计算中心进行网络处理,终端或基站的数量、形态多,不一样的业务选取不一样的频段,连接方式和天线多样化。所以,需要具有自动模式切换、智能配置、智能识别的功能,实现智能组网,在未来里,智能化技术是实现5G网络的是关键技术。

  3研究情况及趋势

  从目前来看,全球对5G技术的研究,都处在早期阶段,将来还需要进行标准化、外场试验、技术研究等阶段,最后才能实现商用部署,但是,尽管对5G技术和概念仍然在进行深究,对5G标准的大方向,现在产业界和学术界在基本上达成了共识。

  4结束语

  总而言之,5G在面向2020年新一代移动通信系统上,产业界和学术界正在对技术和概念进行深讨,尽管还没形成相对的标准,但伴随着网络技术和信息的迅速发展,5G的关键技术在实质上有了新的突破,全面提高了经济的发展和全球信息化程度。

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