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摘要：随着互联网信息技术的不断发展，我国移动通信网络出现了新的变化。新通信技术改变了传统宏基站的模式，转变为多元化的异构模式，实现通信的各种资源有效地融合，最后逐步形成了 5G 通信系统。在 5G 通信系统中会出现通信数据流量急剧增加的情况，而且对信号的抗干扰性能也提出了更高的要求，这相对于 4G 通信技术，具有更大的挑战和较大的优势。因此，通过对5G无线通信关键技术的全面探究，能有效推动通信技术的发展。
关键词：5G；无线通信；系统；关键技术
1 5G 无线通信系统结构
针对现阶段无线通信中不断增长的数据率、更高的频谱效率、更大的网络容量及更高的移动性，为解决上万亿用户无线设备运行问题，在 5G 无线通信系统结构设计过程中，需要以蜂窝结构的形式，进行系统结构的改造。即摒弃传统室外基站在移动通信小区内部的设计形式，将 5G 无线通信系统划分为室外、室内两个场景。同时为避免建筑物墙壁导致的信号渗透损失，在 5G 无线通信系统建设时需要在分布式天线系统、大规模 MIMO（多输入多输出）技术的帮助下，以一个基站为中心点，在其上部署十个，或者数百个分布式天线阵列。结合移动蜂窝基站的设置，可充分满足用户在车辆、高速列车等模块移动性需求。
2 5G 无线通信系统的现状
目前，4G 通信系统是移动设备在我们生活中的主要应用。与传统的4G 通信系统相比，5G 通信系统具有更高的传输效率和更广的覆盖范围。因此，基于未来移动通信系统的实际需求和移动通信系统的发展前景，5G 通信系统比4G 通信系统更有用，具有更广阔的推广空间。目前，由于各国际组织的合作，我国5G通信系统的研究取得了相当大的成就。当前，主要研究方向是技术集成。5G 通信技术应与其他通信技术相结合。与此同时，中国正逐步与不同的组织合作，试图以不同的方式与其他组织建立合作关系。因此，5G 通信技术将成为相关新兴技术发展的重要推动力。另一方面，当今越来越大的通信业务是基于无线通信的，因此只有5G 通信技术才能满足未来工作中不断增长的数据量。
3 绿色通信技术分析
21世纪，通信技术已经应用于政治、经济、文化、社会和国防。如何有效降低通信中的高能耗已成为人们关注的焦点。根据相关机构公布的数据，信息通信技术的能源消耗占世界能源消耗总量的3%，并且逐年递增。因此，倡导绿色传播尤为重要。通过创新和改进，实现通信零能耗是我们的理想目标。随着4G 网络的普及，相信5G 通信网络能够改变其严峻的现状，降低能源消耗，实现绿色通信。近年来，有关学者对如何实现高光谱效率与高能效、低能耗之间的优化进行了相关分析。平衡系统容量和资源能耗是一种自我完善，也是对有效资源的合理利用和配置。
4 5G 无线通信系统关键技术的应用及发展
4.1 能效通信技术
针对现阶段持续增长的信息通信技术能量损耗问题，无线用户对 5G 无线通信系统能源效率利用程度有了更加严格的要求。现阶段能效通信技术是 5G 无线通信系统关键研究模块。其主要以提升通信系统能源效率为目标，通过控制5G 无线通信系统频谱效率，将多小区多用户通信系统协同波束设计集中在两类优化问题求解中。综合考虑协同小区数、单天线用户数、基站最大发射功率约束、基站服务用户加性高斯白噪声等因素，可得出每根天线及维持基站活跃状态所需固定功率消耗。结合功率转化效率应用，可获得协同系统容量最大化波束成形算法性能对比图。继而获得平衡频谱效率基本框架。
虽然能效通信技术在一定程度上可降低 5G 无线通信系统能源损耗率，但是由于其没有考虑收发机损伤问题，对资源效率优化问题的解决造成了较大的影响。因此，如何避免收发机损伤这一硬件因素对波束成形优化的影响，也是能效通信技术未来发展方向。
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4.2 大规模 MIMO（多输入多输出）技术
大规模 MIMO 技术主要是在发射器、接收器间进行多个天线设置，通过调整多个天线数量及角度，可获得较大的自由度，进而促使 5G 无线通信信道可接收、容纳更多的信息数据。在大规模多输入多输出系统中，发射机 / 接收机内部配置了数十个至数百个天线元件，且每一设备及其相关设备具有大量接收天线。上述结构不仅可以充分发挥 MIMO 通信系统优势，而且可以削弱 5G 无线通信中噪音影响及快速衰落情况。结合简单线性预编码及检测方式的应用，可以有效降低 5G 无线通信系统小区内信号干扰现象。
虽然在多输入多输出通信系统运行中可以适当减弱信号干扰，但是 5G 无线通信信道间干扰、天线间同步、多个RF 链等问题仍然存在。这种情况下，依据传统多输入多输出系统 SM 复用增益与发送天线数的对数关系，如何利用空间调制的方式降低多输入多输出系统复杂度，也成为大型MIMIO 系统研究的新方向。
4.3 毫米波段频谱通信
毫米波段频谱通信有望解决微波频段频谱资源稀缺问题。一般来说，毫米波主要为频率在 3*105 赫兹 -3*106 赫兹电磁波。在 5G 无线通信系统通信技术发展进程中，利用毫米波段频谱通信，可以实现对无线电波传播路径、大气层遥测的高效频谱分析。同时考虑到毫米波段在大气层传播中频谱选择性吸收特点，可将毫米波通信应用于短距离无线通信。针对毫米波段通信在实际应用中多径数目衰落特性，如何进行混合波束成型时通信系统架构下毫米波段信道模型建模，保证微波 MIMO 通信系统信道信息的有效获取，仍然是毫米波段频谱通信的重要发展目标。
4.4 空口技术
在移动通信系统中，占据着重要地位的就是空口技术，在之前的 3G 通讯中，空口技术主要是 CDMA，4G 的是 OFDM。相比于 4G 通讯技术，5G 通讯技术在灵活性和传输速率上面都得到了更广泛的提升。因此，它对于空口技术的要求也就更高，首先，该空口技术必须要支撑 1G/s 的宽带。主要的目的是为广大的用户提供更高的下载速率。其次，空口技术需要使用物联网传感器，两者之间形成有效的通讯网络系统。最后，通常使用的动态空口技术的基础支撑是 F-OFDM、SCMA 等。
4.5 云计算技术
对于现存的云技术来说，在通讯网络传输过程中出现延时性和不稳定的问题，需要在武器通信技术中进行更进一步的优化。然而，在无限极无限通讯时代，更多使用通信网络的数据量将得到显著的提升，在全球范围内可能会超过将近500 亿的连接量。除此之外，在 5G 无线通信时代，人们对终端设备的计算服务以及通讯服务的质量都提出了更高标准的要求。因此，在此种环境下，5G 通讯技术在使用云计算技术的时候，必须要提高终端设备的计算能力，在最大限度内提高通信传输速率。
结语
通过对我国通信技术实际发展情况的分析，通信技术从 1G 发展到后续的 2G、3G、4G，与西方发达国家的距离并不明显。因此，我国可以在 5G 通信技术的发展上取得领先地位，并建立世界统一的标准。在这种环境下，为了促进 5G 无线通信技术的健康稳定发展，我们也需要对我国的 5G 无线通信技术进行研究和分析。基于此，在面向5G无线通信系统中，对于涉及到的各个方面的关键技术，应深入研究，不断提高技术水平，为 5G 无线通信系统提供更大的支持与保障。
参考文献
[1]何世文，王毅，代海波.面向 5G 无线通信系统的关键技术综述[J].数据采集与处理，2015，30（03）：469-485.
[2]杨绿溪，郑国鑫.关于面向5G无线通信系统的关键技术分析[J].中国新通信，2017，19（12）：8.
论文作者:高欢
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/6
标签：通信系统论文; 通信技术论文; 频谱论文; 无线通信论文; 技术论文; 通信论文; 天线论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;