浅谈蜂窝结构与5G无线通信网络的关键技术

2018-03-20张炜阳

数字通信世界 2018年2期

张炜阳

（中国移动通信集团广东有限公司清远分公司，清远 511518）

1 5G无线蜂窝结构

1.1 高频数据流量、提供更好的用户体验

在日常生活中，人们在使用无线通信网络时，一般都是待在室内环境中，而不是在室外。不管是在室内还是室外，目前为止传统的居住环境常常会在室外基站设立在一个用以通信的小区中间。5G蜂窝结构在4G的网络基础上，面向流量庞大且覆盖密集的区域进行网络的建构，通过传输基站进行数据的传输，使得传输的速度更快、传输流量额频率更高[1]。5G蜂窝结构站在用户的立场上进行思考，满足了用户对数据流量传递速度的要求，提供了高品质的用户体验。

1.2 海量终端技术

随着时间的延长，5G网络对容量的要求也会不断升高。为了满足高频数据流量在连接上的大量需求，可以通过使用组网技术的使用，能够大大降低基点的负担。这一革新的目的，不仅是为了减少在数据从室外基站传向室内的过程中造成的损失情况的出现，增大效率，也能保证5G蜂窝结构能够提供分层级的差异化服务，从而保证业务的相互独立。

1.3 超短时延

信号传输想要达到高效，就一定要注意传输过程的时间消耗。5G蜂窝结构为5G网络在硬件上提供了更符合系统运作的技术手段，通过对物理层传输路线进行细致区分、调节输入端与输出端等方式，减少传输过程中出现的重复部分，节省更多的时间，也提升了传输的效率。

2 5G无线通信网络的关键技术

基于蜂窝结构的特征，5G无线网络和许多关键技术有着密不可分的联系，大数量的MIMO、新式的移动基站、绿色通信等技术的发展前景影响这5G无线网络的性能变化，也可以大幅度提升系统的总体容量，将5G无线网络的利用效果发挥到最大化。

2.1 配备庞大数量MIMO的技术

传统技术天线数量较少，对数据的容纳有限。而MIMO系统拥有多个天线，这些天线连接着发射器和接收器。天线的数量代表着5G无线网络的无线信道对数据容纳的能力。越多的天线，就可以容纳越多的信息，就可以载有越多的数据。所以，越多的天线，就代表着越高的效率和越高的可信度。在数量庞大的MIMO系统里，配备了大量天线元件，这些原件连接在接收器和发射器之间，充当介质。而且，无论时单独的设备，还是一系列设备，都拥有着难记其数的天线数量。这不仅将传统MIMO系统的优势全部保存下来，也提升了多个方面的效率。与此同时，对噪声也有很大的改善。噪声不再快速消失，也不再产生干扰。通过合理的使用，MIMO技术成为5G无线网络的备选方案之一。

2.2 移动基站技术

移动基站，即移动通信基站，是在无线电覆盖下进行移动通信的电台。移动基站有多种类型：宏蜂窝、微蜂窝以及微微蜂窝等等。以上文提到的MFemtocell技术为例，中文名称叫做飞蜂窝。这是近年来刚刚出现的概念。一个MFemtocell就是一个独立的小区，在吸收了移动网络的核心技术之后，可以来回的移动，以动态的方式连接到运营商的操作系统之内。这一技术近年来一直被研究试用在公交车、火车、高铁、动车、汽车等各种交通工具上。这可以确保交通工具内的乘客体验到更好品质的服务。MFemtocell技术的推广使得蜂窝网受益匪浅。MFemtocell技术减少了移动网络运作过程中的成本开销，也提高了移动网络的运转速率。比如，只需要一个MFemtocell，就能够实现对其全部连接用户的时实连接和选择切换，减少其他选择切换带来的繁琐步骤，减少一切可能存在的耗能现象。

2.3 绿色化通信技术

绿色化通信，就是在通信过程中尽可能的节能减排和保护环境，构建一个高效低耗、低排无污、可回收的通信过程。5G无线网络提供的无限通信系统在设计方面，充分考虑到了其对能量的使用总量问题，对原材料的使用尽量选择绿色材料，并在实施过程中减少不必要的资源浪费，从而将5G无线网络通信系统列入绿色化通信的范围之内。无论是哪个运营商，都希望能够减少成本支出、提升收入和效益。越少的能源消耗，就意味着更少的浪费，就意味着更少的消耗，从而减少废物和废气的排放，延缓温室效应的出现。

2.4 空间调制技术

空间调制就是对每个数据进行单独的编码，然后一一对应适当的天线位置，综合多个部位的天线，进行共同的合成发送，以达到最终数据传递的目的。这一项技术在5G通信的运用，大大提高了传输的效率，改变了传统的固定模式的传输方式，建构了天线的新排列方式，就像阵列图一样分布，实现快速传输。这种技术看似繁琐，好像需要很多天线共同协作，但事实上在使用的过程中只使用到了一根单独的天线，其他的天线都停留在准备阶段，准备随时接受传递信息和数据的命令。一旦接收到命令，就会立刻运作起来。这种高速的运作，是过去的通信技术难以匹敌的。