5G移动通信系统物理层关键技术工程研究 .pdfVIP

5G移动通信系统物理层关键技术工程研

究

摘要

新一代的移动无线技术它包括了三代，2G代替了之前的数字模拟，3G作为

基于数据网络的开端;而4G实现了数据网络的使用。而现当下我们拥有的是5G，

面临的是对移动互联网和物联网更好应用的时代。尽管我们已经实现5G，但是也

不能说完全实现5G，因为在很多时候我们依然是5G网络与4G网络并行的状态。

虽然在一定的程度上5G延续了4G，但是在生活中影响我们5G体验感的还是它的

物理层关键技术上的进步。在5G的新场景下，许多东西都可以进行云化，而像

云游戏这一类型的5G场景不仅仅需要很大的带宽来实现游戏下载所需要的条件，

更需要超低的时延使得游戏画面不会出现卡顿、延迟的现象从而导致用户的体验

感变差。

关键词：物理层；关键技术；研究

一、5G移动通信系统结构简介

（一）网元功能解耦及服务化

通过解耦/拆分，将NF分解成一些个单独的、可复用的网络功能业务（NF

Service，NFS），这种业务可以相互独立运行，也可以单独升级，从而提高网络

系统的整体性能。而由这些网络服务功能提供的服务标准化接口，还可以在其他

的网络功能服务之间进行便捷的通信服务。

（二）网络运行自动化

5G核心网引入了一个全新的网络功能实体NRF，它可以提供更加高效的服务

注册管理，以及更加精准的服务发现机制，从而大大提升了网络的性能和可靠性。

将NF比做消费者的话，它只需通过NRF就可以找到所需要的目标NF/NFS，从何

达成相应目的。而5G核心网就可以通过这种服务化的机制实现自动化运行，NF

实例或NFS即插即用。

（三）按需网络切片

在5G核心网中，可以根据实际需求将网络划分为多个独立的切片，例如共

享切片、指定切片等，以满足不同的业务需求。这些切片可以有效地利用网络资

源，实现更高效的网络连接，提升网络性能和可靠性。

二、关键技术

相较于4G移动通信网络而言，5G移动通信网络的实现拥有着更高的要求，

例如：更大的带宽和更高的速率等。5G移动通信的核心技术可以归纳为两大类：

无线方法和互联网。在无线技术方面，大型的天线阵列、复杂的网络结构、先进

的多址技术以及全频段接入技术等，已经变成当今通信行业的热门话题。软件定

义的互联网和虚拟化技术已经变成互联网技术领域的主导，并得到了广泛的认可。

（一）毫米波波段

5G毫米波技术也是5G移动通信网络技术中比较重要的一项关键技术，它是

一种特殊的电磁波段。根据GSA的统计数据，截至2020年6月，全世界已有超

过97家网络（来自17个发达国家和地方）获得了毫米波区间的频谱认可，其中

有超过22家已经实现了毫米波区间的商业部署。而在国内的中国移动有限公司、

中国电信有限公司和中国联通有限公司这三大移动通信运营商也相继开展了相关

的毫米波频段的商用部署。这些商用部署意味着在绝大多数的城市和小区也将陆

陆续续实现5G移动通信技术。而这些5G移动通信技术的应用可以在很大程度上

增强相应频率的带宽。实现这一功能需要考虑小区的实际宽带和频段，例如，在

2.6/3.5/4.9GHz频率，可以支撑100MHz的宽带，而在超过6GHz的毫米波频率，

则可以实现400MHz的宽带，从而实现更大的宽带范围。

（二）大规模MIMO技术

多天线技术占据了移动通信网络技术长河的很长一部分时间中，从3G时代

开始它就被应用在移动通信网络中，在这其中的主要作用是为了减少多用户之间

的干扰，并且能够很大程度的对抗多径衰弱的现象。而在4G移动通信网络时

代，大规模MIMO技术在那时候被认为是4G全覆盖部署最有效的关键技术之

一。随着5G移动通信网络的蓬勃发展，大规模MIMO技术发展仍然是不可或缺的

一环，它在移动通信领域的应用日益广泛，充分发挥着更加重要作用。

MIMO技术采用无线通道多径传递的特点，通过多天线系统的协同工作，可以

实现无线传播，只要这些天线之间的间隔距离足够大，就可以获得更多的多径分

量，从而使得收发天线之间的信号传输更加稳定、更加准确。

当多条信道衰减时，它们会变得越来越独立，即使是同一频率、同一时间、

同一信道特征码的子信道也会变得越来越独立。

（三）调度优化

为了提高网络系统和终端