《5G网络关键技术研究》5900字（论文）

G网络关键技术研究目录TOC\o"1-2"\h\u193875G网络关键技术研究 1483一、引言 130191二、5G网络架构及关键技术 2207891.FD系统性能指标 6267082.自干扰消除技术 731379三、5G网络技术的发展趋势 81462四、结论 101178参考文献 10摘要：近年来，互联网势头最猛，整个国家对数据流量和通信宽带需求越来越大，第五代移动通讯技术正是在这种情况下产生的一种新型网络架构，能够解决目前数据宽带无法满足需要的问题。本文主要对5G网络基础架构和进化过程进行研究，阐述了几种5G常用技术技能，其中有自动回程技术和FD技术。并且强调了移动通信未来的发展方向。关键词：5G；通信；自动回程技术；FD技术一、引言5G技术将于2020年正式启动，标准化工作目前正在全面展开。5G网络的目标是为用户提供更高的Gbps速率。最大速度可能超过4G速度的10倍。与前一个相比，端到端延迟可以减少0.1秒。在快速用户体验的未来，5G将需要越来越多的领域。智能家居、物联网和人工智能技术将与5G密切相关，并将成为主要研究方向。随着信息网络时代的发展，人们对移动通信网络的要求越来越高。为了满足公众的实际需求，团队在现有移动通信网络技术的基础上，进一步研究了5G移动通信网络。5G移动通信网络的传播速度明显高于4G移动通信网络。同时，通过提高频谱利用率可以进一步提高信息资源的利用率，信息空间通信的优势更加明显。因此，5G移动通信网络技术的有效应用可以进一步提高信息发布速度，满足现代人的在线需求，进一步提高信号覆盖率，确保稳定性。移动信号。作为新时代网络通信的研究对象，5G移动通信以4G移动网络为基础，继续致力于无线信号覆盖和信号传输稳定性的研究工作。结合智能技术的应用，它具有可变性，未来的发展趋势是更加智能化。简而言之，互联网时代的发展导致了新的移动网络技术的出现。现代人对通信网络提出了更高的要求，必须保证移动信号的稳定性和信息传输的速度。因此，5G移动通信网络的搜索速度正在加快。基于新的传输技术和网络技术，构建更实用的移动网络，推动移动通信的发展，使其更智能，创造更现实的移动通信时代。二、5G网络架构及关键技术（一）5G网络架构1.5G相关技术标准在互联网占据我们大部分生活的社会背景下，人们对数据传输速度和网络的要求越来越高。5G应该在市场上占有一席之地。解决数据传输和网络问题的基本技术要求。由于物理层技术的改进，移动电话系统的容量几乎增加了五倍，单元划分越多，即单元密度最近增加了1600倍。可重复使用细胞的频率逐渐降低，导致频率相对增加。与前一代系统相比，实际系统的速度和容量显著提高。基于5G的移动通信在未来将需要更高的网络架构，例如软件定义的网络。基本思想是抽象控制平面，即控制平面与数据平面分离。控制平面是一个信号。高速蜂窝间移动用户只能切换用户数据连接，而不能切换信号连接。随着微小区数量的增加，小区无法独立管理，必须分组。无定形细胞有望在未来出现。用户上行链路和下行链路信号和数据不需要在同一小区中发送，并且与用户信号和数据无关的传统蜂窝通信位于同一小区。在5G中，信号和用户的数据传输路径可以不同，上行链路传输路径也可以不同于下行链路检测方法，这增加了数据传输的灵活性。控制平面和数据平面也可以使用不同的网络系统彼此分离，并且上行链路和下行链路传输连接也可以彼此分离。不同传输连接的选择基于关于信道状态的特定信息来确定最佳传输容量。该系统需要大量的IT资源。折旧需要云计算技术服务来支持和协调多个微基站。未来，5G中小型基站将密集分布。这些设备必须连接到中央计算机室才能访问中央网络。在当前实现中，连接主要是环回光纤。微蜂窝的设计理念增加了光纤铺设的密度，结构设计和维护的成本也将相应增加。为了解决这个问题并提高区域之间的灵活性，使用网络通信需要连接和无线中继连接的组合以降低运营成本。鉴于当前市场的发展，毫米波连接是一个很好的解决方案。目前，移动通信的现有微波频段为600MHz，但5G需要大约1GHz的带宽。因此，寻找合适的新频带资源是使用5G技术的关键。毫米波可以提供更高的系统容量，未来仍有很大的发展空间。2.5GNR架构演进NR架构的发展可以分为5G发展的两个阶段：独立网络（SA）和非独立网络（NSA）。图2.1显示了两种网络标准的比较。非独立网络主要用于5GeMBB场景。其优势在于，它可以依靠现有的4G网络结构和现有设施连接到5G网络，从而增加传输容量。这还需要复杂的适应性和与标准4G核心网络接口的互操作性。因此，在5G部署的早期阶段，一些运营商适合满足5G的原始要求。图2.15GNSA和SA标准对比5GNSA标准的正式版本于2017年12月18日在第78届3GPPLAN全体会议上宣布。表2.1显示，5G标准于2017年9月至2018年9月陆续推出。5G的关键研发连接应遵循研究和进展标准。运营商选择NSA和SA标准的方式主要取决于以下因素：1）LTE可以实时实现网络，具有快速实现经济性的优点。在寻找初始投资时，NSA的要求低于SA。2）网络质量要求。如果5G成为未来互联网的主要载体，只有SA标准才能考虑构建网络。3）5G频率分配。分配更多频率会增加覆盖成本。国家安全局可能更合适，网络部署将逐步更新。在日本和韩国，NSA、2018年韩国冬奥会和即将举行的2020年日本奥运会将采用NSA5G标准作为行业标准5G接入点。相反，与北美、韩国和日本相比，我国倾向于采用SA标准。表2.15G重要事件时间分布表NSA标准通常有三种技术路径：Option3/3a、Option7/7a和Option4/4a，如图2.2所示。三种不同的技术路径具有以下特征：1）Option3/3a：这种方法的优点是您不需要再添加任何5G网络。该方法使用现有的4GLTE网络架构，可以在短时间内部署5G网络。相反，所有建成的5G信道都使用现有的4G信道，这可能导致现有信道无法承载的风险。2）Option7/7a：Option7/7a的优势在于它可以解决Option3/3a无法承受的风险问题。要解决承载问题，不是利用现有的4G信道来增加信道容量，而是建立一个属于5G本身的核心信道。它主要用于eMBB场景。3）Option4/4a：该方案主要用于在物联网时代实现网络多样性，适用于eMBB、uRLLC和mMTC应用场景。由于这三种技术解决方案的不同特点，5GNSA标准可以按照Option3/3a、Option7/7a和Option4/4a的顺序开发。图2.25GNSA的演进目前，Option3被认为是NSA分类的理想选择，Option7也是一个选择。在Option3中，维护4GEPC核心网络和4G接入网络，优先部署5G接入网络，然后部署5G核心网络。Option7在5G连接到网络时保留4G连接。两者同时使用。运营商可以根据自己的需求按不同的顺序创建网络部署计划。（二）自回程技术超密集异构网络是目前5G技术的核心内容。通信吞吐量非常高。这是通过放置大面积和小面积以及重复使用频带来实现的。图2.3显示了异构高密度网络的基础结构形式。基于传统的宏小区，密集分布的小区被安排为服务范围内的大多数用户。此外，您可以通过连接与Acer通信，然后通过Acer连接到中央网络。这种网络结构通常用于用户集中的地方。微区域的密集使用和微区域之间频率资源的重用显著提高了整个系统的吞吐量。由于用户密度和负载高于其他基站并且更接近最终用户，因此微内核通常用于成本和功耗低的基站。这种方法可以提高区域吞吐量，并有效减轻Acer工作站的负载压力。然而，当扩展微处理器布局时，连接问题变得尤为重要。基于传统解决方案，两者之间的连接路径必须由集中使用的玻璃纤维材料组成。因此，微蜂窝不可避免地导致密集的光纤铺设和高成本。图2.3超密集异构网络基础架构形式可以看出，通信网络的布局应满足无线中继连接的要求，并减少对过去有线传输网络的依赖。这种形式的网络系统非常容易实现5GNR小区之间的实际布局。5GNR小区的带宽大于LTE，尤其是在毫米波频段的研发和应用方面。除了各种MIMO和多波束系统之外，还开发了一种集成无线接入方案。该方案也称为自回归。这使得已经密集分布的5GNR园区的布局更加集中和灵活。无线和连接链路集网络在时区、频率和空域具有5G中继节点，可以完全支持多个无线和电路连接。（三）单信道全双工技术1.FD系统性能指标FD技术的核心思想可以表达如下：大多数现代通信系统包括信号发射器和接收器终端（例如基站、中继站、移动设备）。在旧系统中，这些终端在带外HD或全双工模式下工作，这意味着它们具有不同于用于发送和接收信号的频带的时间间隔。如果两者都相同，则可以通过使用全频带将通信系统的频率加倍。FD技术具有显著提高带宽利用率的潜力，是通信领域最有前途的技术之一。表2.2列出了FD和HD的九项技术指标，包括带宽利用率、过载、故障概率和误码率。先前的研究表明，FD受到许多因素的影响，包括干扰信号。理论上，FD的信道容量几乎是HD的两倍，但在实际应用中，受干扰影响的FD容量不会达到如此大的值。FD的性能低于HD，并且FD的硬件更复杂。因此，即使自干扰抑制效果不佳，也需要进行全面检查。FD受到严重影响，但具有处理信号干扰的能力。因此，只要接收到的干扰信号被控制在处理范围内，FD的系统容量可以比HD的系统容量高得多。如果在FD中继系统中使用放大器中继（AF）中继，则在所有SNR环境中，FD模式的系统容量必须大于HD模式，但信号强度必须低于背景噪声。如果源节点和中继节点之间的噪声较低，则中继节点的噪声主要受干扰信号强度的影响。表2.2FD与HD技术指标对比2.自干扰消除技术故障排除是FD模式的主要问题。自干扰信号影响双向终端、继电器、蜂窝系统和其他拓扑中的FD模式性能。如果FD系统的自干扰强度受到限制，并且残余功率比背景噪声的功率低约3dB，则残余信号不会对系统功能产生负面影响。根据目前的研究，干扰抵消技术可以分为主动和被动两种。接下来，我们将介绍两种类型的干扰抵消原理。主动型，即有源干扰抑制技术的原理：有源干扰抑制包括模拟域和数字域应用。当用于模拟范围时，基本功能是消除自干扰信号，如基带。数字域的应用主要体现在ADC对信号的距离上。技术过程是DSP数字信号处理技术，这需要高自干扰信道。在仿真领域，结合RFI消除的方法有助于提高衰落信号的性能。自动干扰信号在ADC到达之前被消除，大大降低了基带噪声。图2.4FD模式在中继、双向通信、蜂窝通信拓扑结构中的应用根据实际应用中FD系统中放置的天线数量，模拟自动干扰抑制可分为一次性输入、一次性输出（SISO）和MIMO以上。使用SISO和MIMO中的一些经典和有效的时域算法，也可以实现模拟范围内的自动干扰抑制。除了时域和模拟域之外，数字域当然有自己的基于最小军事误差（MMSE）及其滤波器的干扰抑制算法，以及用于消除干扰的迫零和空间投影。先前的研究还表明，干扰消除方案对模拟域和数字域的实际效果具有“折中”效果。这意味着两者的结合可以提高性能。消除一侧的干扰会降低另一侧的性能。被动式自动干扰消除技术原理：被动式自动干扰消除系统在干扰信号进入接收环路之前对其进行衰减。在无源消除之后，进入ADC的信号强度大大降低，进一步降低了与信号接收相关的幅度。使用发射机和接收机之间的路径损耗来消除干扰信号是消除无源干扰的最简单和最直接的方法。位移损失的具体量取决于导线的位置以及发射天线和接收天线之间的距离。72dB。无源自动干扰抑制也称为无源自动干扰控制。他的经典方法包括：（1）循环隔离法；（2）天线去耦法；（3）极化去耦法。方法（1）隔离FD模式下单个天线发送和接收的信号。方法（2）和（3）主要通过削弱FD模式下天线之间的耦合来实现主动自干扰支持。三、5G网络技术的发展趋势（一）统一技术标准5G网络技术实现了物、人、人之间的连接。未来5G网络技术的发展趋势是建立统一的技术标准，这也是一个重要的发展趋势。通过建立全球集成技术，可以降低终端成本，并在全球范围内实现国际漫游。在未来的发展过程中，5G网络技术将进一步提高通信效果，建立专业标准。因此，需要5G网络技术来加速技术标准的统一，并进一步降低终端建设和全球漫游成本。目前，中国已经制定了国际5G标准，并正在积极实施5G技术标准和技术评估。此外，电子和电气工程师必须进一步发展网络技术，制定适当的标准并支持实际应用。因此，5G网络技术可以进一步提高数据传输的速度和影响，获得更多流量。（二）构建体系架构在未来的应用中，5G网络技术将具有更新的网络机制结构，以实现真正的生产力。在短时间内，用户可以获得大量信息。5G网络技术重新定义了丰富的业务场景和新的业务指标。除了提高峰值速度和替代技术外，5G系统还需要构建新的网络架构，以显著提高移动通信系统的速度。在这方面，4G网络在单点控制和中央切换方面仍然面临限制。5G网络技术具有高速和多连接的特点，容易导致网络过载和过载风险。在架构设计方面，5G网络技术可以通过应用功能层系统与传统网络功能分离，功能层系统可以分为三个不同的功能层，包括数据层和控制层，以有效地重建5G网络。以及飞机维护。飞机上5G网络技术计划之间的分离将是充分的，聚合程度将进一步提高。控制层负责服务交付逻辑、网络管理命令控制和信号生成。数据计划和访问计划的主要功能是执行服务流的传输和控制命令。（三）智能交互无论是人工智能交互还是无人驾驶汽车之间的数据交换，5G网络技术都必须在高效和高吞吐量的基础上得到有效应用。在5G网络技术环境下，数据延迟仅为1ms，需要超高网速和精确时间的远程医疗和无人驾驶车辆进一步普及。强大的5G网络技术必须支持智能城市、虚拟现实游戏、实时VR广播等应用，以改变未来人们的生活。除了电脑和手机外，门锁、动物项圈、安全摄像头、便携式设备和汽车都可以通过5G网络技术联网。（四）生活云端化在5G网络技术环境中，云技术可以被更广泛地使用，8K视频可以流畅实时地播放。日常娱乐、工作和人们的生活都有乌云。由于网络速度非常高，云硬盘也可以取代硬盘，更有效地将大型文件上传到云。随着智能应用程序和智能设备的普及，移动数据服务也面临着日益增长的需求和更广泛的内容。为了不断提高网络接入速度，5G网络技术将根据需要智能推送内容，感知用户的实际需求，改善用户体验。因此，5G网络技术将实时开放无线网络信息，为移动用户提供更