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5G無(wú)線(xiàn)通信系統關(guān)鍵技術(shù)分析論文
一、大規模MIMO通訊技術(shù)
1.1大規模MIMO通信技術(shù)的基本特性
具體來(lái)講，大規模MIMO通信技術(shù)指的是在基站端設置比現有系統中天線(xiàn)數更大的大規模天線(xiàn)陣列，進(jìn)而同時(shí)服務(wù)于多個(gè)用戶(hù)（一般情況下，我們默認為幾百根，同時(shí)服務(wù)用戶(hù)總數約為總天線(xiàn)數的10%）。這部分天線(xiàn)能夠分散于小區內，或者是以大規模天線(xiàn)陣列的形式進(jìn)行集中配置。大規模MIMO技術(shù)受到更多重視的主要原因在于：其在設置大規模天線(xiàn)陣列后，系統能夠獲取大量常規系統難以比擬的物理特性及優(yōu)勢。經(jīng)詳細研究，包含以下幾個(gè)方面：首先，由于天線(xiàn)數的不斷增多，各用戶(hù)間的通訊渠道會(huì )呈現出正交特征，即為用戶(hù)間干擾能夠得到迅速消除，最終有效提高系統容量；其次，隨著(zhù)基站天線(xiàn)數量的上升，令信道快衰落、熱噪聲被有效均勻化，也就是說(shuō)信道硬化作用使得更多用戶(hù)不至于陷入深衰落，減少了空中接口的等待延遲，并且簡(jiǎn)化了調度方針；再次，更多天線(xiàn)的利用，能夠令波束能量聚焦對準到更小的空間范圍，有效提高了空間分辨率；除此之外，更大量天線(xiàn)的啟用，令陣列增益迅速提升，進(jìn)而有效減少了發(fā)射端的能耗，令系統總能效提升多個(gè)數量級。
1.2大規模MIMO技術(shù)應用過(guò)程中的問(wèn)題分析
盡管大規模MIMO通信技術(shù)的吸引力較強，然而這些特性的實(shí)現需要依靠基站端對信道信息的獲取程度。對于目前蜂窩系統中的雙工制式，主要為時(shí)分雙工、頻分雙工，兩者信道信息的獲得手段及成本存在較大差別。在此技術(shù)應用初期，大部分專(zhuān)家僅僅針對TDD制式下的有關(guān)技術(shù)內容展開(kāi)探索的，即為從信道信息獲取時(shí)的導頻開(kāi)銷(xiāo)角度進(jìn)行考慮的。即便該模式對大規模MIMO技術(shù)的應用具備先天優(yōu)勢，然而考慮到多小區蜂窩系統的時(shí)候，則因導頻數目不足，在多個(gè)小區間必須借助共用導頻序列，進(jìn)而造成嚴重的導頻污染問(wèn)題，對TDD制式下的MIMO系統容量性能產(chǎn)生巨大的影響。針對這一難題，近年來(lái)專(zhuān)家人士通過(guò)對用戶(hù)進(jìn)行分組的手段，同時(shí)利用信道統計信息進(jìn)行第一層預編碼，把以往的高維信道變換成低維信道，最終有效減少了預測有效信道時(shí)所需的導頻支出。當然，對于大規模MIMO系統來(lái)講，像怎樣更好地設計簡(jiǎn)便的收發(fā)機波束成形及功率分配算法等問(wèn)題，仍舊是今后通信技術(shù)研究工作中的重點(diǎn)論題。
二、綠色通訊技術(shù)
現今，通信科技引起的高能耗現象引發(fā)了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，同時(shí)也給全球通訊技術(shù)的可持續發(fā)展提出了一大難題據不完全統計，信息通信科技帶來(lái)的能耗占世界能耗比重超過(guò)了3%，每年的增幅較大。隨著(zhù)4G通信網(wǎng)絡(luò )的推廣，信息通信科技引起的能耗也愈發(fā)嚴重。零等待零距離通訊的即連5G通訊系統的根本目標為實(shí)現通訊系統能效改善1000倍。盡管在低發(fā)射功率情況下，滿(mǎn)功率發(fā)射能夠同時(shí)實(shí)現最佳的頻譜效率及能源效率，然而在高發(fā)射功率前提下，頻譜效率和能源效率兩者呈現出鮮明的差異。在通訊系統當中，怎樣有效地權衡二者的優(yōu)勢也變?yōu)橥ㄐ蓬I(lǐng)域的研究重點(diǎn)和基本架構。當前，怎樣同時(shí)完成高頻譜效率及高能源效率的通訊技術(shù)已經(jīng)成為5G無(wú)線(xiàn)通信系統的突出問(wèn)題。近來(lái)，有關(guān)人士對多小區多用戶(hù)MISO下行鏈路系統及大規模MIMO下行鏈路系統的資源效率優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了探索。為同時(shí)平衡系統容量以及資源能耗，我們不妨從系統資源效率的角度出發(fā)，對資源效率進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。除此之外，我們也不可忽視收發(fā)機損傷這一關(guān)鍵問(wèn)題，若是把這一硬件因素納入到波束成形優(yōu)化問(wèn)題當中，便會(huì )發(fā)現更多更有意義的問(wèn)題�？紤]收發(fā)機的固定功率消耗且此參數不為零時(shí)，大規模MIMO通信系統的能耗為零，與此同時(shí)，大規模多用戶(hù)MIMO通訊系統也勢必會(huì )成為一個(gè)能效最高的通信系統。
三、異構無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )
現階段，隨著(zhù)集成電路科技的不斷進(jìn)步，通訊系統及終端能力獲得了很大程度上的增強，通訊科技及計算機技術(shù)有機結合，各類(lèi)無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)也慢慢成熟、普及。早在4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )中便提出了選取多元化的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)或者覆蓋范圍，包含宏小區、微小區、中繼、家庭基站以及WIFI接入點(diǎn)等等。常規的基于信干燥比或接受信號強度的接入節點(diǎn)選擇機制無(wú)法滿(mǎn)足多樣化通訊節點(diǎn)的異構通信網(wǎng)絡(luò )需求。要想實(shí)現負載的轉移，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò )吞吐量、彌補宏基站覆蓋的黑洞，異構網(wǎng)絡(luò )當中必須引入多種類(lèi)型、多發(fā)射功率的接入節點(diǎn)。同時(shí)，為了從根本上體現出接入節點(diǎn)的功效，應當引入創(chuàng )新性的接收節點(diǎn)選擇機制。舉例說(shuō)明，比如對覆蓋范圍擴展機制的引入，也就是用戶(hù)節點(diǎn)在其接收低功率接入節點(diǎn)的信號強度基礎上增添一定的偏量值，緊接著(zhù)對等待選取的多個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行修正操作。由此可見(jiàn)，這種修正的接入機制能夠更加迅速地完成轉移、均衡負載的任務(wù)。
綜上，5G無(wú)線(xiàn)通信系統的推廣，令人類(lèi)對多媒體等數據業(yè)務(wù)的需求量急劇上升，但信息通訊造成的能耗也變得更為嚴重。針對這種情況，該作筆者對今后5G無(wú)線(xiàn)通信系統當中可能普及的集中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深刻的剖析。
參考文獻
[1]楊綠溪,何世文,王毅,代海波.面向５Ｇ無(wú)線(xiàn)通信系統的關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].數據采集與處理,2015(30).
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