《5G網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)研究》5900字（論文）

G網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)研究目錄TOC\o"1-2"\h\u193875G網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)研究 1483一、引言 130191二、5G網(wǎng)絡架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 2207891.FD系統(tǒng)性能指標 6267082.自干擾消除技術(shù) 731379三、5G網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢 81462四、結(jié)論 101178參考文獻 10摘要：近年來，互聯(lián)網(wǎng)勢頭最猛，整個國家對數(shù)據(jù)流量和通信寬帶需求越來越大，第五代移動通訊技術(shù)正是在這種情況下產(chǎn)生的一種新型網(wǎng)絡架構(gòu)，能夠解決目前數(shù)據(jù)寬帶無法滿足需要的問題。本文主要對5G網(wǎng)絡基礎(chǔ)架構(gòu)和進化過程進行研究，闡述了幾種5G常用技術(shù)技能，其中有自動回程技術(shù)和FD技術(shù)。并且強調(diào)了移動通信未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：5G；通信；自動回程技術(shù)；FD技術(shù)一、引言5G技術(shù)將于2020年正式啟動，標準化工作目前正在全面展開。5G網(wǎng)絡的目標是為用戶提供更高的Gbps速率。最大速度可能超過4G速度的10倍。與前一個相比，端到端延遲可以減少0.1秒。在快速用戶體驗的未來，5G將需要越來越多的領(lǐng)域。智能家居、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)將與5G密切相關(guān)，并將成為主要研究方向。隨著信息網(wǎng)絡時代的發(fā)展，人們對移動通信網(wǎng)絡的要求越來越高。為了滿足公眾的實際需求，團隊在現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步研究了5G移動通信網(wǎng)絡。5G移動通信網(wǎng)絡的傳播速度明顯高于4G移動通信網(wǎng)絡。同時，通過提高頻譜利用率可以進一步提高信息資源的利用率，信息空間通信的優(yōu)勢更加明顯。因此，5G移動通信網(wǎng)絡技術(shù)的有效應用可以進一步提高信息發(fā)布速度，滿足現(xiàn)代人的在線需求，進一步提高信號覆蓋率，確保穩(wěn)定性。移動信號。作為新時代網(wǎng)絡通信的研究對象，5G移動通信以4G移動網(wǎng)絡為基礎(chǔ)，繼續(xù)致力于無線信號覆蓋和信號傳輸穩(wěn)定性的研究工作。結(jié)合智能技術(shù)的應用，它具有可變性，未來的發(fā)展趨勢是更加智能化。簡而言之，互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展導致了新的移動網(wǎng)絡技術(shù)的出現(xiàn)?，F(xiàn)代人對通信網(wǎng)絡提出了更高的要求，必須保證移動信號的穩(wěn)定性和信息傳輸?shù)乃俣?。因此?G移動通信網(wǎng)絡的搜索速度正在加快?；谛碌膫鬏敿夹g(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，構(gòu)建更實用的移動網(wǎng)絡，推動移動通信的發(fā)展，使其更智能，創(chuàng)造更現(xiàn)實的移動通信時代。二、5G網(wǎng)絡架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)（一）5G網(wǎng)絡架構(gòu)1.5G相關(guān)技術(shù)標準在互聯(lián)網(wǎng)占據(jù)我們大部分生活的社會背景下，人們對數(shù)據(jù)傳輸速度和網(wǎng)絡的要求越來越高。5G應該在市場上占有一席之地。解決數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡問題的基本技術(shù)要求。由于物理層技術(shù)的改進，移動電話系統(tǒng)的容量幾乎增加了五倍，單元劃分越多，即單元密度最近增加了1600倍?？芍貜褪褂眉毎念l率逐漸降低，導致頻率相對增加。與前一代系統(tǒng)相比，實際系統(tǒng)的速度和容量顯著提高。基于5G的移動通信在未來將需要更高的網(wǎng)絡架構(gòu)，例如軟件定義的網(wǎng)絡?；舅枷胧浅橄罂刂破矫?，即控制平面與數(shù)據(jù)平面分離?？刂破矫媸且粋€信號。高速蜂窩間移動用戶只能切換用戶數(shù)據(jù)連接，而不能切換信號連接。隨著微小區(qū)數(shù)量的增加，小區(qū)無法獨立管理，必須分組。無定形細胞有望在未來出現(xiàn)。用戶上行鏈路和下行鏈路信號和數(shù)據(jù)不需要在同一小區(qū)中發(fā)送，并且與用戶信號和數(shù)據(jù)無關(guān)的傳統(tǒng)蜂窩通信位于同一小區(qū)。在5G中，信號和用戶的數(shù)據(jù)傳輸路徑可以不同，上行鏈路傳輸路徑也可以不同于下行鏈路檢測方法，這增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性。控制平面和數(shù)據(jù)平面也可以使用不同的網(wǎng)絡系統(tǒng)彼此分離，并且上行鏈路和下行鏈路傳輸連接也可以彼此分離。不同傳輸連接的選擇基于關(guān)于信道狀態(tài)的特定信息來確定最佳傳輸容量。該系統(tǒng)需要大量的IT資源。折舊需要云計算技術(shù)服務來支持和協(xié)調(diào)多個微基站。未來，5G中小型基站將密集分布。這些設備必須連接到中央計算機室才能訪問中央網(wǎng)絡。在當前實現(xiàn)中，連接主要是環(huán)回光纖。微蜂窩的設計理念增加了光纖鋪設的密度，結(jié)構(gòu)設計和維護的成本也將相應增加。為了解決這個問題并提高區(qū)域之間的靈活性，使用網(wǎng)絡通信需要連接和無線中繼連接的組合以降低運營成本。鑒于當前市場的發(fā)展，毫米波連接是一個很好的解決方案。目前，移動通信的現(xiàn)有微波頻段為600MHz，但5G需要大約1GHz的帶寬。因此，尋找合適的新頻帶資源是使用5G技術(shù)的關(guān)鍵。毫米波可以提供更高的系統(tǒng)容量，未來仍有很大的發(fā)展空間。2.5GNR架構(gòu)演進NR架構(gòu)的發(fā)展可以分為5G發(fā)展的兩個階段：獨立網(wǎng)絡（SA）和非獨立網(wǎng)絡（NSA）。圖2.1顯示了兩種網(wǎng)絡標準的比較。非獨立網(wǎng)絡主要用于5GeMBB場景。其優(yōu)勢在于，它可以依靠現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有設施連接到5G網(wǎng)絡，從而增加傳輸容量。這還需要復雜的適應性和與標準4G核心網(wǎng)絡接口的互操作性。因此，在5G部署的早期階段，一些運營商適合滿足5G的原始要求。圖2.15GNSA和SA標準對比5GNSA標準的正式版本于2017年12月18日在第78屆3GPPLAN全體會議上宣布。表2.1顯示，5G標準于2017年9月至2018年9月陸續(xù)推出。5G的關(guān)鍵研發(fā)連接應遵循研究和進展標準。運營商選擇NSA和SA標準的方式主要取決于以下因素：1）LTE可以實時實現(xiàn)網(wǎng)絡，具有快速實現(xiàn)經(jīng)濟性的優(yōu)點。在尋找初始投資時，NSA的要求低于SA。2）網(wǎng)絡質(zhì)量要求。如果5G成為未來互聯(lián)網(wǎng)的主要載體，只有SA標準才能考慮構(gòu)建網(wǎng)絡。3）5G頻率分配。分配更多頻率會增加覆蓋成本。國家安全局可能更合適，網(wǎng)絡部署將逐步更新。在日本和韓國，NSA、2018年韓國冬奧會和即將舉行的2020年日本奧運會將采用NSA5G標準作為行業(yè)標準5G接入點。相反，與北美、韓國和日本相比，我國傾向于采用SA標準。表2.15G重要事件時間分布表NSA標準通常有三種技術(shù)路徑：Option3/3a、Option7/7a和Option4/4a，如圖2.2所示。三種不同的技術(shù)路徑具有以下特征：1）Option3/3a：這種方法的優(yōu)點是您不需要再添加任何5G網(wǎng)絡。該方法使用現(xiàn)有的4GLTE網(wǎng)絡架構(gòu)，可以在短時間內(nèi)部署5G網(wǎng)絡。相反，所有建成的5G信道都使用現(xiàn)有的4G信道，這可能導致現(xiàn)有信道無法承載的風險。2）Option7/7a：Option7/7a的優(yōu)勢在于它可以解決Option3/3a無法承受的風險問題。要解決承載問題，不是利用現(xiàn)有的4G信道來增加信道容量，而是建立一個屬于5G本身的核心信道。它主要用于eMBB場景。3）Option4/4a：該方案主要用于在物聯(lián)網(wǎng)時代實現(xiàn)網(wǎng)絡多樣性，適用于eMBB、uRLLC和mMTC應用場景。由于這三種技術(shù)解決方案的不同特點，5GNSA標準可以按照Option3/3a、Option7/7a和Option4/4a的順序開發(fā)。圖2.25GNSA的演進目前，Option3被認為是NSA分類的理想選擇，Option7也是一個選擇。在Option3中，維護4GEPC核心網(wǎng)絡和4G接入網(wǎng)絡，優(yōu)先部署5G接入網(wǎng)絡，然后部署5G核心網(wǎng)絡。Option7在5G連接到網(wǎng)絡時保留4G連接。兩者同時使用。運營商可以根據(jù)自己的需求按不同的順序創(chuàng)建網(wǎng)絡部署計劃。（二）自回程技術(shù)超密集異構(gòu)網(wǎng)絡是目前5G技術(shù)的核心內(nèi)容。通信吞吐量非常高。這是通過放置大面積和小面積以及重復使用頻帶來實現(xiàn)的。圖2.3顯示了異構(gòu)高密度網(wǎng)絡的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式?；趥鹘y(tǒng)的宏小區(qū)，密集分布的小區(qū)被安排為服務范圍內(nèi)的大多數(shù)用戶。此外，您可以通過連接與Acer通信，然后通過Acer連接到中央網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)通常用于用戶集中的地方。微區(qū)域的密集使用和微區(qū)域之間頻率資源的重用顯著提高了整個系統(tǒng)的吞吐量。由于用戶密度和負載高于其他基站并且更接近最終用戶，因此微內(nèi)核通常用于成本和功耗低的基站。這種方法可以提高區(qū)域吞吐量，并有效減輕Acer工作站的負載壓力。然而，當擴展微處理器布局時，連接問題變得尤為重要?；趥鹘y(tǒng)解決方案，兩者之間的連接路徑必須由集中使用的玻璃纖維材料組成。因此，微蜂窩不可避免地導致密集的光纖鋪設和高成本。圖2.3超密集異構(gòu)網(wǎng)絡基礎(chǔ)架構(gòu)形式可以看出，通信網(wǎng)絡的布局應滿足無線中繼連接的要求，并減少對過去有線傳輸網(wǎng)絡的依賴。這種形式的網(wǎng)絡系統(tǒng)非常容易實現(xiàn)5GNR小區(qū)之間的實際布局。5GNR小區(qū)的帶寬大于LTE，尤其是在毫米波頻段的研發(fā)和應用方面。除了各種MIMO和多波束系統(tǒng)之外，還開發(fā)了一種集成無線接入方案。該方案也稱為自回歸。這使得已經(jīng)密集分布的5GNR園區(qū)的布局更加集中和靈活。無線和連接鏈路集網(wǎng)絡在時區(qū)、頻率和空域具有5G中繼節(jié)點，可以完全支持多個無線和電路連接。（三）單信道全雙工技術(shù)1.FD系統(tǒng)性能指標FD技術(shù)的核心思想可以表達如下：大多數(shù)現(xiàn)代通信系統(tǒng)包括信號發(fā)射器和接收器終端（例如基站、中繼站、移動設備）。在舊系統(tǒng)中，這些終端在帶外HD或全雙工模式下工作，這意味著它們具有不同于用于發(fā)送和接收信號的頻帶的時間間隔。如果兩者都相同，則可以通過使用全頻帶將通信系統(tǒng)的頻率加倍。FD技術(shù)具有顯著提高帶寬利用率的潛力，是通信領(lǐng)域最有前途的技術(shù)之一。表2.2列出了FD和HD的九項技術(shù)指標，包括帶寬利用率、過載、故障概率和誤碼率。先前的研究表明，F(xiàn)D受到許多因素的影響，包括干擾信號。理論上，F(xiàn)D的信道容量幾乎是HD的兩倍，但在實際應用中，受干擾影響的FD容量不會達到如此大的值。FD的性能低于HD，并且FD的硬件更復雜。因此，即使自干擾抑制效果不佳，也需要進行全面檢查。FD受到嚴重影響，但具有處理信號干擾的能力。因此，只要接收到的干擾信號被控制在處理范圍內(nèi)，F(xiàn)D的系統(tǒng)容量可以比HD的系統(tǒng)容量高得多。如果在FD中繼系統(tǒng)中使用放大器中繼（AF）中繼，則在所有SNR環(huán)境中，F(xiàn)D模式的系統(tǒng)容量必須大于HD模式，但信號強度必須低于背景噪聲。如果源節(jié)點和中繼節(jié)點之間的噪聲較低，則中繼節(jié)點的噪聲主要受干擾信號強度的影響。表2.2FD與HD技術(shù)指標對比2.自干擾消除技術(shù)故障排除是FD模式的主要問題。自干擾信號影響雙向終端、繼電器、蜂窩系統(tǒng)和其他拓撲中的FD模式性能。如果FD系統(tǒng)的自干擾強度受到限制，并且殘余功率比背景噪聲的功率低約3dB，則殘余信號不會對系統(tǒng)功能產(chǎn)生負面影響。根據(jù)目前的研究，干擾抵消技術(shù)可以分為主動和被動兩種。接下來，我們將介紹兩種類型的干擾抵消原理。主動型，即有源干擾抑制技術(shù)的原理：有源干擾抑制包括模擬域和數(shù)字域應用。當用于模擬范圍時，基本功能是消除自干擾信號，如基帶。數(shù)字域的應用主要體現(xiàn)在ADC對信號的距離上。技術(shù)過程是DSP數(shù)字信號處理技術(shù)，這需要高自干擾信道。在仿真領(lǐng)域，結(jié)合RFI消除的方法有助于提高衰落信號的性能。自動干擾信號在ADC到達之前被消除，大大降低了基帶噪聲。圖2.4FD模式在中繼、雙向通信、蜂窩通信拓撲結(jié)構(gòu)中的應用根據(jù)實際應用中FD系統(tǒng)中放置的天線數(shù)量，模擬自動干擾抑制可分為一次性輸入、一次性輸出（SISO）和MIMO以上。使用SISO和MIMO中的一些經(jīng)典和有效的時域算法，也可以實現(xiàn)模擬范圍內(nèi)的自動干擾抑制。除了時域和模擬域之外，數(shù)字域當然有自己的基于最小軍事誤差（MMSE）及其濾波器的干擾抑制算法，以及用于消除干擾的迫零和空間投影。先前的研究還表明，干擾消除方案對模擬域和數(shù)字域的實際效果具有“折中”效果。這意味著兩者的結(jié)合可以提高性能。消除一側(cè)的干擾會降低另一側(cè)的性能。被動式自動干擾消除技術(shù)原理：被動式自動干擾消除系統(tǒng)在干擾信號進入接收環(huán)路之前對其進行衰減。在無源消除之后，進入ADC的信號強度大大降低，進一步降低了與信號接收相關(guān)的幅度。使用發(fā)射機和接收機之間的路徑損耗來消除干擾信號是消除無源干擾的最簡單和最直接的方法。位移損失的具體量取決于導線的位置以及發(fā)射天線和接收天線之間的距離。72dB。無源自動干擾抑制也稱為無源自動干擾控制。他的經(jīng)典方法包括：（1）循環(huán)隔離法；（2）天線去耦法；（3）極化去耦法。方法（1）隔離FD模式下單個天線發(fā)送和接收的信號。方法（2）和（3）主要通過削弱FD模式下天線之間的耦合來實現(xiàn)主動自干擾支持。三、5G網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢（一）統(tǒng)一技術(shù)標準5G網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)了物、人、人之間的連接。未來5G網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢是建立統(tǒng)一的技術(shù)標準，這也是一個重要的發(fā)展趨勢。通過建立全球集成技術(shù)，可以降低終端成本，并在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)國際漫游。在未來的發(fā)展過程中，5G網(wǎng)絡技術(shù)將進一步提高通信效果，建立專業(yè)標準。因此，需要5G網(wǎng)絡技術(shù)來加速技術(shù)標準的統(tǒng)一，并進一步降低終端建設和全球漫游成本。目前，中國已經(jīng)制定了國際5G標準，并正在積極實施5G技術(shù)標準和技術(shù)評估。此外，電子和電氣工程師必須進一步發(fā)展網(wǎng)絡技術(shù)，制定適當?shù)臉藴什⒅С謱嶋H應用。因此，5G網(wǎng)絡技術(shù)可以進一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群陀绊?，獲得更多流量。（二）構(gòu)建體系架構(gòu)在未來的應用中，5G網(wǎng)絡技術(shù)將具有更新的網(wǎng)絡機制結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)真正的生產(chǎn)力。在短時間內(nèi)，用戶可以獲得大量信息。5G網(wǎng)絡技術(shù)重新定義了豐富的業(yè)務場景和新的業(yè)務指標。除了提高峰值速度和替代技術(shù)外，5G系統(tǒng)還需要構(gòu)建新的網(wǎng)絡架構(gòu)，以顯著提高移動通信系統(tǒng)的速度。在這方面，4G網(wǎng)絡在單點控制和中央切換方面仍然面臨限制。5G網(wǎng)絡技術(shù)具有高速和多連接的特點，容易導致網(wǎng)絡過載和過載風險。在架構(gòu)設計方面，5G網(wǎng)絡技術(shù)可以通過應用功能層系統(tǒng)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡功能分離，功能層系統(tǒng)可以分為三個不同的功能層，包括數(shù)據(jù)層和控制層，以有效地重建5G網(wǎng)絡。以及飛機維護。飛機上5G網(wǎng)絡技術(shù)計劃之間的分離將是充分的，聚合程度將進一步提高。控制層負責服務交付邏輯、網(wǎng)絡管理命令控制和信號生成。數(shù)據(jù)計劃和訪問計劃的主要功能是執(zhí)行服務流的傳輸和控制命令。（三）智能交互無論是人工智能交互還是無人駕駛汽車之間的數(shù)據(jù)交換，5G網(wǎng)絡技術(shù)都必須在高效和高吞吐量的基礎(chǔ)上得到有效應用。在5G網(wǎng)絡技術(shù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)延遲僅為1ms，需要超高網(wǎng)速和精確時間的遠程醫(yī)療和無人駕駛車輛進一步普及。強大的5G網(wǎng)絡技術(shù)必須支持智能城市、虛擬現(xiàn)實游戲、實時VR廣播等應用，以改變未來人們的生活。除了電腦和手機外，門鎖、動物項圈、安全攝像頭、便攜式設備和汽車都可以通過5G網(wǎng)絡技術(shù)聯(lián)網(wǎng)。（四）生活云端化在5G網(wǎng)絡技術(shù)環(huán)境中，云技術(shù)可以被更廣泛地使用，8K視頻可以流暢實時地播放。日常娛樂、工作和人們的生活都有烏云。由于網(wǎng)絡速度非常高，云硬盤也可以取代硬盤，更有效地將大型文件上傳到云。隨著智能應用程序和智能設備的普及，移動數(shù)據(jù)服務也面臨著日益增長的需求和更廣泛的內(nèi)容。為了不斷提高網(wǎng)絡接入速度，5G網(wǎng)絡技術(shù)將根據(jù)需要智能推送內(nèi)容，感知用戶的實際需求，改善用戶體驗。因此，5G網(wǎng)絡技術(shù)將實時開放無線網(wǎng)絡信息，為移動用戶提供更