基于5G无线通信系统关键技术的分析
刘晓光 田明强
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刘晓光 田明强,. 基于5G无线通信系统关键技术的分析[J]. 信号处理与图像分析,2022.11. DOI:10.12721/ccn.2022.157142.
摘要: 随着我国经济的发展速度逐渐加快,人们生活质量不断提高,其对无线通信网络的依赖程度越来越高,包括数据传输与保存在内的生产经营活动都无法推理无线通信网络单独存在。所以,我国相关部门必须加深对物理层关键技术的分析,提高5G无线通信网络的可持续运行能力。
关键词: 5G无线通信;关键技术;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157142
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1  5G无线通信网络简介

5G网络,全称“第五代移动通信网络”。根据理论峰值与实际应用可知,5G网络的传输速度超过10GB/s,是4G网络的几百倍。从实际层面来讲,5G网络影响下,1G的视频资源可以在8s内完成下载。5G网络的根本目的在于让用户能够始终处在联网状态。这一目标不只集中在手机层面,还集中在其他领域的智能产品。如监控系统、BIM测绘系统等。

2 5G网络无线通信资源分配遵循的原则

2.1 保障消费者的使用体验

当前,5G网络中的无线资源配置工作,应明确工作开展的首要原则是提高用户的舒适度和便捷性。特别是,5G技术比4G更能有效地拓展媒体的传播方式,其存在让现有的媒体内容更加丰富,但技术模型也更加复杂。同时,在目前的网络系统中,使用者的使用经验与系统的无线资源管理方式有着直接的关系,例如比特级及资料包级的电源设定方式,其电源分布方式与使用者在不同的使用环境下所需的各种需求的效率有着紧密的关系。在目前5G网络中,为了确保系统能真正满足数据吞吐量、延迟和数据丢失等方面的需求,有关部门应根据用户数据的发送时间先后次序,制订出合理的资源配置方案,提高系统工作质量。

2.2保证资源分配的公平性

在目前5G网络中,无线通信资源配置的公平性问题,也是有关部门工作人员应关注的问题。特别是,因为5G网络的资源有限,不可能真正满足所有用户的需求,在这样的大环境下,如何保障资源的公平分布,使每个用户都能得到公平的使用,就成了一个非常关键的任务。通过对用户的网络信息利用状况的调查和分析,可以看出,由于各用户在信息信道的时间频率和空间层次上都有很大的差异,如果工作人员只按照公平的原则来平均分配资源,就会导致资源的利用率下降,从而造成资源的浪费。在此背景下,有关部门在5G资源配置时,必须加强对资源配置的公平性和有效性的重视,真正做到在资源配置中最大公平和最小平衡、事件类型和实际比例等多种平衡。

3  5G无线通信系统的关键技术分析

3.1软件定义无线网络技术

软件定义无线网络技术是借助网络协议将网络与数据的控制功能分配进行集中化管理,使通信网络摆脱硬件设备限制,实现网络流量的灵活控制和通信网络的虚拟化、智能化,有利于降低网络通信成本。软件定义网络的核心是将路由器和交换机中的控制平面分离出数据平面网络。网络设备借助简单通用的硬件平台来实现单一的信息数据转发与储存功能。

3.2 5G空口技术

空口技术是支撑5G无线通信系统超高带宽运行的主要技术。该技术不仅实现了1GB/s的通信效率,还可与传感器进行融合,增强通信系统信号强度,提升网络通信的稳定性与通信质量。在应用实践中,5G空口技术一般分为高频新空口技术及低频空口技术。高频新空口技术采用高密度部署超大带宽信道来提高无线通信系统的传输效率和数据流量密度,主要应用于网络信号强、范围较窄、容量密度高等通信场景。低频空口技术整合了MassiveMIMO技术、调制编码、时延降低技术等技术,使无线通信网络的持续性更强、容量更大、覆盖范围更大,常用于低时延、热点高、面积广、容量低的场景,与高频空口技术应用场景进行了有效互补。因此,低频空口技术、高频空口技术的应用能够让5G无线通信系统信息通信更加稳定且高效。

3.3自组织网络技术

目前,无线通信技术主要依靠人工进行网络部署及运维,导致无线通信成本始终居高不下,不利于网络通信的持续优化和资源的高效利用。自组织网络技术强调在通信网络中赋予网络自配、自由优化、自动恢复等自组织能力,让通信网络在规定的网络部署条件下进行合理优化、自动化运行,不仅能够降低人工成本,提高网络通信效率,还能消除人工干扰因素,提高通信网络的稳定性。此外,机器学习、专家系统等技术会让自组织网络技术更完善,能够进行持续的网络优化和部署改进,实现5G无线通信系统的自动化、智能化运维。但是,5G无线通信系统的内部结构比较复杂,因此需建立完整的技术模型才能实现自组织网络技术的有效应用。

3.4智能信号处理技术

智能信号处理技术是一种新型的智能信号处理技术,主要用于5G无线通信系统。它利用机器学习、大数据分析、人工智能技术和物联网等新技术,对5G无线通信系统中的信号进行智能处理,以提高其传输性能和效率。首先,智能信号处理技术可以通过机器学习技术来识别用户位置,进而提高系统的服务质量。其次,智能信号处理技术可以使用大数据分析技术分析网络中的数据流,提高系统的性能和效率。此外,智能信号处理技术可以改善网络的性能。例如,可以使用物联网技术来实现自适应信号处理,以提高系统的可靠性和兼容性。综上所述,5G无线通信系统中智能信号处理技术是一种利用机器学习、大数据分析、人工智能和物联网技术来改善网络性能的新技术,可以提高系统的传输性能和效率。

3.5自适应复用技术

自适应复用技术是5G无线通信系统中的一种分布式资源调度技术,可以有效克服传统通信网络系统专用资源分配不足的问题。该技术可以根据网络拥塞情况、发射功率、信道状态、用户数量等来自动优化资源,动调整资源分配,让5G无线通信系统达到最优性能,从而提高信息传输效率。此外,自适应复用技术还支持多场景、多环境的应用,如实时应用和非实时应用,以满足不同业务的要求。

3.6蜂窝通信系统的应用

当前5G大容量的典型应用,可以采用宏微、异构、高度密集的组网结构,实现5G网络的高速率需求,在这样密集的蜂窝式网络系统中,可以缩短基站和使用者的距离,从而减少发送时的无线能量损耗。目前,在移动通信系统的应用中,首先要把D2D技术引入到移动电话网络的建设中,这样才能真正地提高移动通信资源的利用率和有效的带宽资源利用率。在上行链路中,采用自适应阵列接收技术,能有效地减少多址干扰,提高系统容量:该技术用于下链路时,能有效地将信号有效区控制在100~200波长的距离上,使信道干扰降低,使台周围的信号有效面积达到100~200。

结束语:随着我国科技水平的提高以及经济实力的增长,5G无线通信网络的开发与发展中融合了大量的先进技术。这些技术一方面能够为各行各业的生产发展提供帮助,另一方面也能给人民群众提供更高质量的生活环境,无线通信技术发展中,对时代性的最佳体现。而通过文献综述与实地调研可知,现阶段我国5G通信网络物理层关键技术的应用依旧存在大量的难题,大量技术团队开始着手尝试突破困境,并在无线通信网络运行原则的基础上寻找更具可行性与有效性的应对办法,从而进一步提高我国信息化水平。

参考文献:

[1]莫运通.5G无线通信网络物理层关键技术研究[J].科学与信息化,2020(5):1.

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