5G移动通信系统

5G移动通信系统（精选8篇）

5G移动通信系统 第1篇

现在的通信技术无法满足日益增长的数据传输速率需求,因此5G技术的发展将是不可避免的,大规模MIMO系统将成为5G通信系统的关键技术之一。 传统MIMO系统基站天线数目往往少于10 个,然而在大规模MIMO系统中基站有几十或几百以上的天线数目,大规模MIMO比传统MIMO获得更高的数据速率,因此得到广泛的研究。

在大规模MIMO系统中主要以线性预编码为主,因为非线性预编码复杂度高很难在大规模MIMO中应用。线性正规化迫零(RZF) 预编码的计算复杂度相对较低,更适合大规模MIMO系统。由文献[3] 知,当天线数目N和用户数K很大时,RZF预编码成为大规模MIMO系统中最优预编码方案。然而RZF预编码计算时需要求矩阵的逆,所以其计算复杂度相对较高很难实际应用。本文介绍了一种大规模MIMO下行链路系统中低复杂度预编码算法并进行参数优化以及仿真分析。

2 系统模型和问题分析

本文采用大规模MIMO单小区下行链路作为系统模型,基站有M根天线,服务K个单个天线的用户终端,K和M都很大,而且比率 β =K/ M是常数;信道矩阵G =Q1/2H包含实对角阵Q的平方根,Q表示路径损耗,随机复数阵G代表慢衰落代表预编码矩阵,X ∈{RZF,TPE}, 分别代表TPE和RZF预编码,d=[d1...dK]T表示发射信号。

接收信号的叠加后的向量为:

其中y=[y1,...yk]T,yk表示第k用户接收到的符号,n=[n1,...,nk]T~CN(0,σn2IK)表示复高斯白噪声向量,其元素均值为零,方差为σn2。

RZF预编码矩阵表示为:

其中ρ 表是正则化因子参数,归一化因子ζRZF需要满足一下能量约束公式:

在(3)式中P表示总传输功率,可以利用文献[4]中矩阵处理算法对RZF预编码矩阵VRZF进行矩阵多项式扩展得到RZF预编码的近似逆矩阵,进而推导出TPE预编码算法表示为:

在(4) 式中ωl, l ∈{0,..., L} 是矩阵多项式参数,ζTPE和(2)式一样是归一化因子满足:

当K, N → ∞ 时,系数ωl并不依赖于信道状态信息(CSI)的瞬时值,可以利用随机矩阵的相关理论计算出来并可以优化。

3 复杂度分析

在本节中,我们通过理论比较RZF和TPE预编码的复杂度。复杂度的计算等价于对于给定的四则运算进行加法和乘法运算的运算次数[10]。

在每个相干时间内RZF预编码矩阵总共需要进行四则运算操作次数为:

在每个相干时间内TPE预编码矩阵总共需要进行四则运算操作次数为:

在大规模MIMO系统中,随着M、K的无限增大,RZF预编码算法的计算复杂度为o(K2M) ,TPE预编码算法的计算复杂度为o(KM) ,因此TPE预编码算法相对于RZF预编码算法计算复杂度降低很多。

4 TPE预编码算法优化

基于文献[7] 中定理8,可以得到近似的功率限制表达式为:

现在最大化用户k的近似SINR表达式:

(7)式满足(6)式的功率限制关系。

设λmax是(8)表示矩阵的最大特征值,a是λmax对应的一个单位规范特征向量;

(8) 式中的最优值为:

当w取最优值wopt时,用户k的SINR的近似值为:

证明:利用,(7)式的问题就可以重写为:

(12)式满足

令向量a表示为,代入(12)式可以得到:

即(12)式的表达式可以等价表示为:

满足以下条件:

(13)式可以看成是关于向量a的函数,因此向量a的某个值可以使得(12)式取得最大值。不考虑常量参数,可以利用文献[9] 中凸优化理论中典型的瑞利商最大化定理求解,当a是(13)式取得最大特征值时对应的特征向量,则(13)式可以取得最大值。

把a代入即可以得到wopt。

5 仿真分析

本部分通过模拟仿真,比较RZF和TPE预编码的性能。目的是为了验证所提出的预编码方案性能,以及说明一些主要的特性。本文采用的性能评定标准就是用户可以获得平均传输速率[11],如下式:

在大规模MIMO下行链路系统中,基站天线数目M=128,用户数目K=32,σ2=1 , α =0.1 ,仿真结果如下:

仿真图2 表明:当τ = 0.7,即当信道估计差时,RZF和TPE预编码几乎获得相同的用户传输速率;SNR较小时RZF和TPE预编码几乎获得相同的用户平均传输速率;但是当SNR较大时或者τ 较小时,RZF和TPE预编码获得用户平均传输速率相差较大;

仿真图3 表明:描述了用户获得的传输速率和TPE预编码参数J的关系。仿真表明当J越大时TPE预编码性能越接近RZF预编码性能。然而TPE的性能没有超过RZF的性能,但是TPE的J较小时就可以逼近RZF预编码的性能,即运用有限的矩阵多项式就可以接近RZF性能。

仿真图4 表明:TPE预编码采用最优参数和完全已知信道状态信息下的性能仿真;低SNR时,三种情况的性能没有差距,但是当SNR较大时,三者性能有所差距但不是差距太大。经过参数优化的TPE预编码算法的性能更加接近RZF预编码算法。但是优化后的TPE预编码算法依然不能超过RZF预编码的性能,可以达到RZF预编码95% 的性能,已经很接近RZF预编码算法的性能,满足性能要求,因此可以作为RZF预编码算法的替代算法在大规模MIMO系统中运用。

6 总结

在本文中,我们提出了一个在5G网络中大规模MIMO系统的下行传输中基于低复杂性矩阵多项式的预编码方案。仿真表明,TPE预编码矩阵取最优参数时,利用少数矩阵多项式项也可以逼近RZF预编码的用户平均传输速率,提出的TPE预编码方案相对于RZF预编码器显著降低了计算复杂度,而且性能接近RZF预编码,因此本文所提预编码算法可以在5G通信大规模MIMO系统中作为RZF预编码的替代算法,来实现低复杂度预编码。

摘要：作为未来5G通信系统关键技术技术之一的大规模MIMO技术能够明显的提高频谱利用率,预编码技术是MIMO系统的重要研究方向之一,因此得到广泛的研究。然而,在大规模MIMO系统中随着系统天线数量增加其预编码的计算复杂度非常大,因为其预编码计算包括多维矩阵的求逆,成为5G通信中大规模MIMO系统的应用一个难题。文章通过对RZF预编码中的矩阵进行改进,提出了一种复杂度相对较低的TPE预编码算法。仿真结果表明TPE算法相对RZF预编码计算复杂度有很大的改善,而且性能接近RZF预编码。

关键词：RZF预编码,系统容量,参数优化,多入多出

参考文献

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5G移动通信关键技术分析论文 第2篇

关键词:5G；移动通信；3DMIMO；干扰；全双工

15G移动通信系统的发展趋势

浅谈5G移动通信发展趋势与思考 第3篇

5G无线通信技术实际上就是无线的互联网网络, 继4G移动网络的兴起, 5G将会成为新一代的移动通信网络, 在互联网和物联网需求的推动下, 它将面向2020年之后的新型移动网络通信的需求。5G将与4G相比, 在传输速率和资源利用率、无线覆盖、系统安全、用户体验等方面量级更高, 但在运营成本和能源损耗等方面有所减少。5G网络将突破重重限制, 给用户带来飞速的体验, 实现人与物的互通互联。

二、5G移动通信若干关键技术

2.1无线传输技术

2.1.1大规模MIMO技术

MIM0技术是为了提升无线信号的传输质量, 利用多个天线将无线信号进行同步收发的无线技术。多天线技术的应用在提高频谱效率和传输过程中的安全性上已经作为强有力的手段, 并被广泛应用, 如3G网络、WLAN、LT等。天线的个数越多, 频谱频率更快, 特别是存在大量的发送天线和接收天线, 与目前的无线通信系统相比, 容量大大提高, 在空间分辨率和降低干扰上也有显著的提升;但该技术仍有局限, 由于获取信息的开销较大, 信号的检测比较复杂, 为充分发挥MIMO技术的优势, 需结合实际情况与信道模型相结合, 在一定程度的复杂度下, 研究最优的无线传输方法。

2.1.2全双工技术

同时同频全双工技术是项有效提高频谱效率的双向通信技术。在现有的无线通信系统中, 由于技术和条件的限制无法实现双向通信, 浪费了大部分无线资源。同时同频全双工技术在提高频谱效率上有着巨大潜力, 但在接收和发送信号时功率相差较大, 形成严重的自我干扰, 所以抗拒自我干扰是同时同频技术要解决的首要问题。目前, 学者研究各种抗拒自我干扰的技术, 并联合一些改进技术, 能有效地消除大部分的自我干扰, 但是干扰并不能完全消除, 大部分只能单数据流通, 不能充分与MIMO技术相结合。

2.2无线网络技术

2.2.1超密集异构网络技术

5G网络是多种无线接入的技术, 由于覆盖范围小, 进一步的小区分割很难进行, 这就需要超密集异构网络技术。在超密集异构网络中, 频谱效率和功率效率的提高, 使得系统容量增大, 更具灵活性, 但在5G网络中, 可能存在各种同频之间的干扰, 这是需要研究的问题。为使得各个节点之间的相互协作, 要更精确和有效地发现相邻节点, 研究网络动态的空间和时间大范围的动态变化, 提高节点的灵活性, 降低成本同时同频的相互传输都是解决问题的重要方向。

2.2.2自组织网络技术

移动自组织网络是种移动通信和计算机网络相结合的网络, 用户可在所覆盖的网络内任意通信。在其网络中各个节点不是直接连接, 而是通过利用中继的方式在较远的距离无法直接互传信息的节点间进行通信。该技术引入自组织能力, 网络信息采用计算机网络中的分组交换机, 信号接收端可以是任何终端, 如笔记本、手机等, 用户可随时随地收发信息。该技术结构层次和运营维护都很复杂, 成本较高, 规庞大, 需要与多种网络协同进行, 这将是一项极具挑战性的任务。

2.2.3 CDN网络技术

CDN网络即内容分发网络。它是一种新型的技术, 该技术的网络架构主要是由中心和边缘两部分组成, 中心指内容分发网络的网管中心和内容分发网络的重定向解析中心, 负责全局负载均衡, 边缘主要指异地节点, 是网络分发的载体。其目的是使接收终端用户可以就近取得所需信息, 避免网络拥堵的, 提高反应速度。该技术主要是解决网站访问量质量和网点分布等问题的最佳解决方案。

三、未来5G移动通信发展趋势与展望

相比传统的3G、4G移动通信, 我国一直在致力于研究新一代的宽带无线移动网络, 提高我国通信技术的水平。移动通信技术已是我国高技术的产业之一, 在未来的十几年, 5G将成为商业竞争的优势, 也是移动通信产业重要的一项任务。2013年初, 我国政府部门已经成立了5G通信网络的研究小组, 明确未来的5G的发展方向和发展进程。至今, 我国5G技术的研究已经做好了起步工作.国家973计划也纳入了移动网络体系创新的研究课题。

结语:

5G的出现, 势必会促进全球经济一体化, 更好的分享信息, 带来前所未有的信息便利。在未来, 5G网络通信技术将促进互联网业务更快速的增长, 目前5G网络仍在起步阶段, 今后几年将是技术研发的关键时期与实质性的制定阶段。

参考文献

5G移动通信发展现状及其关键技术 第4篇

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究人员的眼球, 彰显了该技术的优越性。

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]。

2.4 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[4]。

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VNF (Virtual 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, 提高重用, 利用软件编程实现虚拟化的网络功能, 并将多种网元硬件归于标准化, 从而实现软件的灵活加载, 大幅度降低基础设备硬件成本。

2.7自组织网络

运营商在传统的移动通信网络中, 网络的部署和基站的维护等都需要大量人工去一线维护, 这种依赖人力的方式提供的服务低效、高昂等弊端一直深受用户诟病。因此, 为了解决网络部署、优化的复杂性问题, 降低运维成本相对总收入的比例, 便有了自组织网络的概念。

SON的应用将会为无线接入技术带来巨大的便利, 如实现多种无线接入技术的自我融合配置, 网络故障自我愈合, 多种网络协同优化等等。但当前在技术的完备上也存在一系列挑战:不支持多网络之间的协调, 邻区关系因低功率节点的随机部署和复杂化需发展新的自动邻区关系技术等。

三、小结

5G移动通信作为下一代移动通信的承载者, 肩负着特殊的使命, 在完成人们对未来移动通信的诸多憧憬上被寄予厚望。本文概述了当前5G几项富有发展前景的关键性技术, 结合5G一系列的发展背景和人们多方面的通信需求, 对几项关键技术的利弊加以剖析。可以预计的是未来几年5G的支撑性技术将被确立, 其关键技术的实验、标准的制定以及商业化的应用也将逐步展开。

参考文献

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5G移动通信系统 第5篇

关键词：5G移动技术,发展趋势,关键技术

前言:目前我国的移动技术以4G为主, 该技术的实际应用情况也比较良好。从整体的通信技术发展来看, 我国的通信技术从2G到4G仅仅只用了几年的时间。通过整体的发展趋势来看, 5G技术的全面普及也将是必然的趋势。在信息技术的发展进程中, 5G的横空出世将再一次改变人民对于通信技术的认识。因此我国的通信科研人员与机构应大力开发研究5G移动通信技术, 进而为我国的经济发展提供更加强有利的技术保证。但目前该技术的研究中还存在一定的局限性, 需要在此研究中对5G移动通信的发展趋势进行细致具体的针对性研究, 对其技术关键特点进行全方面的思考。

一、5G移动通信的基本概念概述

从整体通信发展趋势来看, 5G通信技术将预计在2020年全面覆盖于通信信号之中, 成为最主要的移动通信系统。相比于4G移动技术, 5G技术将能将资源利用率发挥到最大化, 整体通信速度将在4G基础之上再次有质的飞跃。在用户体验、传输延迟、无线网络覆盖性能上会得到大幅度的提升。相比于4G技术, 5G移动通信技术拥有绝对的科技优势, 将向绝对的智能化、自动化方向发展。其内在的主要特点表现在高频谱利用上, 将因其自身的独特技术设计理念、良好的通信系统性能以及运营成本的大幅度降低而成为移动用户的首选[1]。

二、5G移动通信技术分析

2.1网络技术

移动通信的网络技术主要针对用户进行具体服务的。在当前的信息化进程的影响之下, 通信对于广大的移动用户来讲并不单单是通话这么简单。从整体情况来看, 移动终端正在逐渐取代传统计算机成为人民日常生活工作的主要上网载体。因此, 网络技术在5G移动通信技术中尤为关键, 是决定整体移动通信技术质量的关键因素。

当前的4G移动技术在此方面就已经很先进了, 用户可以在这其中获得比较流畅的网络体验。5G移动通信技术相比于4G技术, 将更加重视网络技术的细节, 使其能在原有的网络技术基础上融入更多的先进技术手段, 整体上带给用户更加完美的网络体验[2]。

2.2无线传输技术

5G通信技术中的全双工技术能够实现同时同频的双向技术, 其具体优势也比较明显。利用频谱率的提高, 整体使用上更加灵活, 具备最大程度上的频谱资源挖掘力。在MMO技术上相较之前也会有明显的提升, 其自身具有极强的空间分辨率, 在同步的资源中用户能轻松的实现自由通信, 整体频率大幅度升高, 且自身的抗干扰能力也将有大幅度的增强。5G技术的系统中将搭载多截波技术, 并建立在滤波器组的基础之上, 并有效对抗多径衰落及频谱效率的问题, 整体上的解决方案具有较大的优势。实际应用过程中, 出于对性能的考虑, 整体的应用也应具有针对性, 使其作用最大程度利用。

三、5G移动通信技术发展方向

未来的几年之内, 5G移动通信技术将被开发出现, 并在整体上全面覆盖于通信领域。5G移动通信技术因其自身的技术优势将在整体上带给用户全新的使用体验。因科技水的不断进步以及社会的发展需要, 人民在生活与工作中已离不开移动通信技术的介入[3]。因此, 5G的研发过程也将会被越来越多的领域所关注。整体上来讲, 5G移动通信技术将完善当今4G技术中的不足, 整体技术水平更加科学有效, 并在通信成本上大幅度减小。相比于4G技术, 5G移动通信技术将更加被期待, 同时也将成为我国移动领域的主要研究技术。

四、总结

综上所述, 按照移动通信技术的发展规律, 在不久的将来5G移动通信技术将被全面普及。在当前的5G研究过程中, 很多问题还需要相关研究者与机构的注意并采取相应的技术手段加以改革。

从通信发展角度上来看, 5G移动通信将再次改善我国的移动通信水平, 对于国家整体的通信科学技术来说意义重大, 也能在正面积极推动我国的经济稳定发展。

参考文献

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5G移动通信系统 第6篇

一、5G移动通信应用现状分析

5G移动网络, 即第五代移动通信系统, 它是在为适应时代发展与满足2020年移动用户通信需求基础上被提出的。随着移动通信技术的不断进步, 移动互联时代逐渐来临, 4G移动网络技术已发展成熟, 全球各大运营商开始未雨绸缪, 积极研发5G移动网络[1]。我国也在2013年和2014年启动5G移动网络一期、二期研究课题, 并将其纳入到863计划当中。各个国家希望在2016年能够正式启动5G移动网络的研发进程。5G移动网络作为全球移动通信领域新一轮竞争的开始, 已成为我国信息技术发展的首要任务。2013年初, 我国成立了5G移动通信研究小组, 就5G频谱、关键技术、发展前景等进行明确与研究, 以便初步形成研究框架, 尽快融入国际5G发展进程[2]。同年6月, 以面向2020年移动通信应用需求为目标, 我国启动了5G移动网络863一期研究计划, 着重对5G无线传输、频谱开发、体系架构等关键技术进行研究, 并开展无线传输技术试验项目与网络技术性能指标评估与系统设计工作。此外, 研究工作拟采取的主要技术路线为基于大规模协作天线的超高效能无线传输技术、新型射频技术、超蜂窝无线网络技术等核心技术。为保证5G移动网络研究工作顺利高效展开, 我国根据实际情况成立了7个研究课题, 将不同关键技术与其他研究内容分配到不同研究机构当中, 这些研究机构包括华为、清华大学、东南大学、项目专家组等。整体而言, 国内5G移动网络研究尚处于初期阶段。

二、5G移动通信发展趋势展望

与4G网络相比, 5G移动网络应当在能效、传输速率、资源利用率与频谱利用率上达到更高的水平、更高的安全级别, 同时在用户体验与无线网络覆盖方面也应有所显著改善。即5G移动网络将会更加智能化, 更能满足用户的流量需求, 并具有网络自调整与自感知等优点[3]。这是新一代移动网络发展的必然需求。从5G移动网络当前研究状态来看, 其在今后的发展过程中, 将在以下三方面得到重点发展与提升:第一, 采用新体系结构, 使整个移动通信系统吞吐率高出当前网络的25倍;第二, 采用新技术, 使资源利用率相比于4G网络至少提升10倍。第三, 大力开发可见光、高频段与毫米波等频率资源, 在提高频率资源利用率的同时使频率资源比4G网络提升4倍。另外, 根据信息技术当前发展趋势分析, 未来5G移动网络的工作重点将包括如下几点:其一, 5G网络将突破点到点传输和信道编码、译码方式, 将其扩展成多小区协作组网、多用户、多点、多天线的传输方式[4]。其二, 用户体验是移动网络发展的核心宗旨, 是运营商留住与吸引客户的重要手段, 更是5G移动网络性能评价的关键指标, 所以5G移动网络在创新技术的同时, 将会更加注重对传输时延、虚拟现实、交互等业务的支持。其三, 现在移动网络大多使用低频段频谱资源, 5G移动网络将在频率资源利用率方面进行大幅改善, 通过结合无线与有线技术, 采用光载无线组网等多种先进技术来解决高频无线电穿透力弱问题, 从而获得更多频谱资源, 提高高频段资源利用率[5]。其四, 室内通信作为移动网络应用的主要场所之一, 5G网络将对室内无线覆盖性能进行大范围优化, 从而提高用户体验。其五, 5G移动网络将采用软配置方式, 使运营商可以根据用户流量动态变化来对资源进行适当调整, 从而避免资源的浪费, 为运营商节约运营成本。

三、总结

根据移动通信发展规律和本文对5G移动网络发展趋势分析来看, 5G移动网络预计将在2020年正式实现商用, 以满足未来移动通信用户和移动互联网业务飞速增长的高需求。虽然我国关于5G移动网络的研究尚处于起步阶段, 但随着研究力度与深度的逐渐加大, 今后几年时间里我国5G移动网络研究工作将进入技术研究的关键时期, 从而为5G移动网络的形成打下坚实基础。

参考文献

[1]尤肖虎, 潘志文, 高西奇, 曹淑敏, 邬贺铨.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学:信息科学, 2014, 05:551-563.

[2]张筵.浅析5G移动通信技术及未来发展趋势[J].中国新通信, 2014, 20:2-3.

[3]彭景乐.5G移动通信发展趋势与相关关键技术的探讨[J].中国新通信, 2014, 20:52.

[4]李章明.5G移动通信技术及发展趋势的分析与探讨[J].广东通信技术, 2015, 04:44-46.

5G移动通信系统 第7篇

1 5G移动通信概述与总体趋势

为了顺应人们2020年以后对移动通信的网络需求, 而着力于开发5G移动通信技术, 5G移动通信技术与前面技术相同, 可以使频谱利用率达到最佳, 与4G移动通信技术相比, 其网络传输速度更快, 可以使各种资源发挥更大的作用, 无线功率将更加强大、传输速度将大大加快、系统的安全性将更高。5G移动通信技术有效结合其他无线移动通信技术, 从而创建成新时期高效率的移动信息网络, 可以在将来10年内满足人们对移动网络的需求。5G移动通信技术也将因此而得到长足发展, 系统设计的重点则是海量传感设备和机器与机器通信的支撑能力。同时5G系统将达到灵活性最高, 可以自行感知和自行调整, 可以在将来信息社会中发挥更大的作用。

当前, 世界各国的移动领域都在着手开发5G技术。欧盟于2013年在第七框架启动了主要针对5G技术的项目研究, 该项目研究一共有29个国家和地区, 我国华为公司参与其中;我国和韩国都建立了5G技术论坛和IMT-2020 (5G) 推进组, 我国的863计划也在2013年6月和2014年3月分别着手开发5G技术的一期和二期课题。当前, 世界发达国家都在致力于研究5G技术的应用需求和候选频段、核心技术等, 并争取在2015年世界无线电大会前后有所成果, 计划在2016年进行标准化研究。

开发5G移动通信技术的主要动力在于互联网的迅猛发展, 将来各行各业的发展都将依靠移动互联网, 当前越来越多的用户利用固定互联网技术完成自己的各种业务活动, 由于出现的云计算和后台服务得到了人们的广泛认可和应用, 所以要求5G移动通信技术的传输质量和系统容量达到更佳。5G移动通信系统为了取得较快发展, 将有效与其他无线移动通信技术结合在一起, 可以有力支持移动互联网的发展, 依据当前界内人士判断, 将来无线移动网络业务能力包括5G在内将会提高3个维度。

(1) 进一步研发新型无线传输技术, 保证资源利用率提高10倍以上; (2) 通过创建新型体系结构和实现更高的智能化, 保证整个系统吞吐率将提高25倍以上; (3) 大力开发新型频率资源, 保证未来无线移动通信的频率资源得到4倍以上的扩展。

目前, 信息技术正在实现突飞猛进的发展, 各种技术正在实现改革与创新, 5G技术的开发具有下面这些与众不同的特点:

(1) 5G技术在实现技术创新与改革中, 将用户体验放在第一位, 要求在网络平均吞吐率、传输速度、3D、互动式游戏等新兴移动业务等各方面的应用得到大力提高, 并将其作为5G技术提高的核心指标。

(2) 5G技术不同于传统的移动通信系统, 不再局限于点到点的物理层传输和信道编译码等经典技术, 而将研究重点放在多点、多用户、多天线、多小区共同合作创建新的网络方面, 主要着力于体系构架方面, 力求有效提高系统性能。

(3) 室内移动通信业务在各项业务中占据关键地位, 因此, 系统设计应首先考虑实现5G室内无线全覆盖, 提供更强的业务支撑能力, 改变移动通信系统过去那种“争取实现大范围, 室内为辅”的设计理念。

(4) 5G移动通信系统中更大力应用高频段频谱资源, 但因为高频段无线电波的穿透能力有限, 因此还需综合应用无线、有线、光载无线组网等技术。

(5) 5G无线网络还将加强开发研究“软”配置, 运营商可以依据业务流量的不断发展变化而随时对网络资源进行调整, 可以有效节约网络运营成本, 防止发生能源浪费现象。

2 5G移动通信关键技术分析

2.1高频段传输技术

当前应用的移动通信系统的频段是3GHz以下, 而用户越来越多, 对流量的要求也是越来越大, 因此频谱资源则面临短缺问题。高频段内, 如毫米波频率的范围在28GHz阶段, 就可以应用64根天线, 发挥波束赋技术的有效性, 在范围为2公里的距离内下载速度达到1Gbit/s。5G通信在将来的发展中一定会应用高频段技术, 优点是天线和设备的数量充足, 可以解决当前频谱资源不能满足用户需求的情况。但高频段技术也有一定的缺点, 就是传输距离短、天气会对其有一定的影响。所以, 在设计高频段传输技术时一定要考虑到这一点。

2.2多天线传输技术

5G移动通信技术当前要解决的主要问题是提高频谱利用率到目前的10倍以上。利用数量充足的天线, 可以使不同用户的使用不受影响, 提高无线信号的性能。5G移动通信技术不但要达到环保要求而且还需提高网络覆盖率。自2D到3D的多天线技术的不断发展, 主要就是为了提高频谱效率。因为应用有源技术, 所以当前使用的天线达到了128根, 创建了3D-MIMO的技术, 保证不同用户的正常使用, 提高了无线信号的覆盖范围。

2.3同时同频全双工技术

当前5G移动通信网络应用同时同频全双工技术, 使频谱效率有效增加, 不受传统频谱资源的局限, 频谱资源将发挥更大的效用。而且这一技术在应用过程中需要防止各种干扰。利用同时同频全双工技术, 使传统应用中的TDD与FDD双工技术得到了改良, 理论上来说频谱效率可以提高一倍以上。但在实际运行当中, 同时同频全双工技术不利于在多天线的情况下使用。

2.4直接通信技术

利用5G移动通信技术可以完成不同通信设备间的直接通信, 使时延和能耗有效下降, 频谱资源也借此发挥了更大的效用, 提高了5G通信效率和通信质量。

5G移动通信网络如果想把数据流量提高1000倍以上, 则必须依靠密集网络技术来实现。把5G移动网络的数据流量主要分布于室内和热点地区, 提高用户性能, 进一步增大网络覆盖率。当前各种智能终端设备得到了普遍应用, 因此用户对数据流量提出了更大的需求, 所以5G移动通信要想实现1000倍流量的增加则必须依靠超密集网络技术来完成。密集网络技术可以增加网络的覆盖范围, 同时保证系统容量的大量提高, 但存在的缺点是小范围内将存在一定的干扰, 不利于网络能效的提高。

5G移动通信主要依靠云计算平台, 利用云计算平台的智能配置和自动模式的切换, 5G移动通信才能实现自动智能组网。

3结语

总之, 随着网络技术和信息技术的不断发展, 5G移动通信技术急需得到开发与应用, 有利于提高通信质量, 节约运营成本, 在将来一定会得到健康发展。应用5G移动通信技术, 可以增加无线覆盖范围、提高传输速度、保证系统安全、增加用户体验, 可以在将来10年内满足人们对互联网流量增加1000倍的要求。5G移动通信技术也将全面应用于社会各个领域当中, 可以有力支持海量传感设备和机器与机器的通信。5G技术具有较高的灵活性, 可以实现网络智能化, 在将来社会发展中一定会发挥更大的作用。

摘要：随着科学技术的不断发展, 互联网技术实现了长足进步, 当前已经出现了5G移动通信, 将来一定会得到较快的发展。利用5G移动通信可以帮助人们更好的适应信息社会, 这一技术比4G技术频谱更高, 可以大大提高传输速度, 使资源发挥更大的作用。文章论述了5G移动通信技术的概念, 研究了5G移动通信技术的性能。

关键词：5G移动通信,发展趋势,关键技术

参考文献

[1]尤肖虎, 潘志文, 高西奇, 等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学:信息科学, 2014 (5) .

[2]张筵.浅析5G移动通信技术及未来发展趋势[J].中国新通信, 2014 (20) .

5G移动通信系统 第8篇

11月20日, 对中国5G来说, 是里程碑式的日子, IMT-2020 (5G) 推进组在北京正式发布了5G技术研发试验第二阶段的技术规范。国内外运营企业、系统企业、终端企业以及芯片/仪表企业汇聚一堂, 共同见证了这个重要的日子。

在会上, 中国移动研究院副院长黄宇红发表《只争朝夕, 全面推进5G发展》的演讲。黄宇红表示, 2020年5G商用必要且迫切, 技术方案验证是关键一环, 中国移动将携手合作伙伴全力做好;她也指出商用准备任务繁重, 只争朝夕。中国移动将全力支持国家5G技术研发试验, 发挥运营商对市场把握、对产业的和标准的积极引领作用。

同时, 黄宇红表示, 中国移动是“一个特别上进的学生”, 中国移动将在政府总体规划基础上, 同步开展面向商用化的准备试验, 除了积极参与完成政府组织的总体技术验证, 还将提前为商用产品规划做准备。

2020年5G商用必要且十分紧迫

一方面美、日、韩、欧均力争引领5G, 全球竞争加剧。美国抢跑5G高频段部署, 力图保持互联网创新发展的主导地位。Verizon率先发布5G高频无线标准, 初期用于固定接入, 计划2017年启动商用部署。FCC划定28GHz以上约11GHz高频频谱, 奥巴马政府宣布将投入4亿美元用于支持5G无线技术研发和网络测试。

日本维持4G时代优势, 巩固其在机器人/AR/VR等领域的产业优势。日本计划在2020年东京奥运会前部署4.5GHz 5G商用系统, 提供热点覆盖, 支持东京奥运会。NTT docomo正组织十多家主流企业开展5G试验

韩国通过5G升级网络基础设施, 服务于其“创新经济”。韩国将于2018年初开展5G预商用试验, 支持平昌冬奥会。KT宣布将在2019年提供全球首个商用5G移动网络, 比原计划的2020年提前1年。

欧盟力图重新建立通信行业领先优势, 助力“数字经济”发展;明确700MHz/3.4~3.8GHz为5G先发频率;依托5GPPP项目, 2017年开始样机试验, 2018年启动5G预商用试验, 2020年左右实现商业部署

另一方面, 4G快速发展刺激移动数据消费量激增。数据流量呈井喷式增长, 促使移动宽带能力需持续提升。

根据4G用户数据增长预测, 中国移动到2019年现有频谱 (包括TDD和FDD) 将很难满足热点地区业务需求, 因此需要更多新频率和新技术。预计我国2010年到2020年移动数据流量将增长600倍, 2010年到2030年将增长超4万倍。

新业务增长对网络能力提出了更高要求, 如AR/VR、4K、裸眼3D等高清视频业务用户体验速率需求不断提高, 将达到Gbit/s量级。

移动通信与垂直行业的结合产生新的需求, 带来新的市场机遇。中国移动将在万物互联时代到来时, 全面实施大连接战略。在厚植现有用户优势的基础上, 不断拓展连接广度和深度, 着力做大连接规模, 到2020年连接数量较2015年实现“翻一番”。

另外, 中国移动提出蜂窝网发展需满足面向垂直行业的低时延、高可靠性业务的需求。当前工业控制、智能电网、自动驾驶、远程医疗等各行业信息化发展备受关注, 但这给运营商网络带来新挑战:空口时延要低于1ms、端到端时延降低到ms量级以及网络可靠性接近100%。

技术方案验证是关键一环, 将全力做好

中国5G技术研发进入关键时期。第二阶段测试面向5G标准方案验证为主, 是确保5G标准质量和及时完成的关键;同时开展部分互操作测试, 推动芯片产业尽快启动产业化研发 (表1) 。

中国移动全力支持技术研发试验确保打牢基础。在关键技术验证阶段, 中国移动已积极为IMT-2020推进组关键技术验证工作顺利完成贡献力量:参与6册测试规范编撰、参加7厂商、21项关键技术测试。中国移动参与测试工作跨度14个月, 投入技术骨干多人。

而在技术方案和系统测试验证层面, 黄宇红表示, 中国移动可牵头承担部分项目, 如5G典型运营场景的大规模天线等。中国移动将发挥运营优势、支撑规范制定, 并贡献组网经验、参与外场测试。在国际合作方面, 中国移动依托NGMN、GTI2.0, 广泛汇聚国际运营商信息, 分享试验进展、测试结果。在标准制定方面, 中国移动将全力支持试验结果和结论, 围绕国家战略和试验目标, 合力推动5G标准制定。

总之, 中国移动将发挥网络运营优势, 全力支撑推进组二、三阶段技术研发试验。

商用准备任务繁重, 只争朝夕全面推进

中国移动正积极推动5G发展。黄宇红介绍, 在技术创新方面, 中国移动正在推动试点3D-MIMO、软件定义空口、以用户为中心网络以及“三云一层”网络架构。

在标准引领方面, 中国移动牵头3GPP5G场景和需求项目、3GPP 5G网络架构项目以及3GPP无线智能网研究项目, 中国移动专家担任了ITU 5G焦点组副主席以及3GPP RAN2副主席。

在产业攻关方面, 中国移动开展了3.5GHz样机开发与验证、高频通信样机开发与测试、5G系统概念验证。中国移动还在国家5G试验的统筹规划下, 积极面向2020商用积极准备。

在联合创新方面, 中国移动已经成立5G联合创新中心, 并主导国际组织GTI2.0, 积极参与到ITU、GSMA以及NGMN的创新中。

与此同时, 作为商业运营公司, 在政府总体规划基础上, 中国移动开展面向商用化准备试验, 在积极参与完成政府组织的总体技术验证基础上, 提前为商用产品规划做准备。

中国移动还依托NGMN 5G试验, 推动国际运营商间合作。中国移动和DT (德国电信) 共同牵头NGMN Po C工作, 推进面向3GPP R15标准的5G产业化;倡导全球统一标准, 拢聚运营商资源, 降低产业开销, 避免产业分裂。

此外, 中国移动依托GTI 2.0, 凝聚全球产业资源, 突破产业瓶颈。由于未来5G频谱需要以超过100MHz甚至500MHz的连续大块的方式划分, TDD技术将在未来5G中发挥更重要的作用。

GTI 2.0将持续推动4G TD-LTE全球发展及商用, 同时持续推进TDD技术演进并使其在5G时代发挥更重要作用, 不断提升我国产业的国际影响力, 推动5G发展, 构建融合创新的共赢生态。

据介绍, GTI 1.0 (2011~2015年) 成功助力我国主导TD-LTE全球发展。GTI 2.0 (2016~2020年) 将助力我国产业引领5G发展, 促进中国创新走出去。中国移动围绕4G演进、5G融合创新五大工作领域, 聚焦6GHz以下系统, 推动TDD技术演进、5G产业发展以及跨行业创新。

面向未来, 为迎接5G时代“万物互联”带来的融合创新的新机遇, 中国移动以2020年商用为目标, 积极推动5G产业发展。据悉, 中国移动今年2月启动的“5G联合创新中心”已有51家合作伙伴加入, 目前, 依托开放实验室已启动了30个联合创新项目。

“中国移动计划依托5G联合创新中心, 促进跨行业融合创新, 包括推动基础通信能力成熟、构建开放共赢融合生态以及孵化融合创新应用和产品。”黄宇红最后表示。

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