摘要：随着5G移动通信网络的正式商用，5G移动通信网络存在的流量消耗大、网络能效低等不足也随之展现。因此，文章简单分析了5G移动通信网络关键技术，并基于小站密集化部署技术与异构网络能效模 型，深入探讨了高能效小站密集化部署技术，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：5G；移动通信网络；绿色通信

随着经济和互联网的快速发展，通信行业存在的较高耗 电量开始受到各界关注，近年来通信行业年耗能量在全球 总耗能量中所占据的比例不断扩大。随着5G通信网络的商 用落地，移动通信的耗能量很可能出现进一步提升，由此可 见，本文围绕5G移动通信网络下绿色通信关键技术开展研 究具备较高的现实意义。

1 5G移动通信网络关键技术

为满足5G移动通信网络需求，很多已经实现及需要 实现创新突破的关键技术必须充分发挥自身作用，如小站 密集化部署技术、大规模MIMO技术、毫米波通信技术、 新型网络架构技术等，本文研究主要以小站密集化部署 技术为基础。在小站密集化部署技术的研究中，必须解决 同频干扰严重、网络容量与网络能效无法实现最大化等问 题，并做好小区边缘速率优化、移动性切换与额外开销的 应对[1-2]。

2 小站密集化部署技术与异构网络能效模型

2.1 异构网络中各类小站

现阶段的小站技术主要包括Fematocell、Pico、Relay、 Repeater。以Pico技术为例，Pico技术也可以被称作微蜂窝技 术，该技术能够较好满足热点地区及小区边缘容量的提升需 求，通过宏基站分担负载，网络结构的精细化程度能够在技 术支持下大幅提升，且具备高数据率、低功耗特点。Pico技 术不仅发射功率较小，且具备宏基站的所有功能，但具备组 网成本高的不足，这是由于技术应用需得到专门铺设的传输 链路支持。在Pico技术的具体应用中，能够保证业务切换的 连续性，但如果出现与宏基站同频覆盖情况，则很容易干扰 影响通信质量[3]。

2.2 异构网络能效模型

考虑到5G移动通信网络存在的异构化趋势，为衡量各 类异构化网络能量效率，统一的异构网络能效模型建设存 在较高必要性。结合国内外相关研究，采用异构网络基础能 效评估方法，由此开展的计算需应用目标系统容量与能耗。 如同构网络场景仅存在宏基站，则能够得出能效统计公式， 计算需应用宏基站数量、第i个宏基站的吞吐率、第j个宏基 站的功耗等数据。最终可明确异构网络能效的计算方法，其 中，各低功率节点容量与宏基站容量总和包括Pico等小站的 异构网络系统容量，各低功率节点能耗与宏基站能耗的总和 为系统能耗，但需要单独考虑各低功率节点能耗模型参数。 采用EARTH能效评估架构，E3 F采用该评估架构中的小尺度 短期系统级评估基站能耗模型，基于模型可得出基站线性 能耗模型。

3 高能效小站密集化部署技术

3.1 高能效Pico部署目标函数

结合以上研究，可得出优化目标函数式，该函数主要用 于得到最优的Pico部署位置矩阵以及部署数量，每个Pico 的二维空间位置通过Xp、Yp两个位置矩阵表示，Np则为Pico 的部署数量，Xp、Yp均为一维矩阵。式（1）中的Pm M 为第m个 eNB的能耗，Pp P 则代表第p个Pico的能耗，Tm M 为第m个eNB 的吞吐率，Tp P 则代表第p个Pico的吞吐率[4]。 假定宏基站的位置是固定的，且一个用户只能接入一个 基站，基站频谱资源、总发射功率受限，Pico位置受限，且 用户满足最小接入SINR门限，即可求得Pico可选位置。深入 分析不难发现，对应子载波上的SINR值与用户分配的资源 数及吞吐量相关，采用等效SINR值进行系统级仿真，通过 EESM映射方法求得各子载波SINR值，但考虑到上述方法 的复杂性较高，本文采用数值仿真方法开展高能效小站密集 化部署技术的深入研究。

3.2 仿真参数设置

采用3GPP LTE FDD仿真平台，信道模型选择M.2135标 准模型，完成小尺度衰落与大尺度衰落的校准后，研究基 于平台开发了可密集化部署Pico模块与能效评估模块，由 此即可针对性建设天线模型、路径损耗模型，并开展用户 SINR计算，研究采用7个固定的网络环境宏站，并基于网络 层面统计整个网络中Pico与宏站的能效。仿真部署采用“目 标区部署Pico后，目标扇区中小站位置副本为另外两个扇区 在本小区中的相对位置”，采用的仿真参数包括7个小区数 目、1～9不等的每小区小站数目，采用均匀或随机的用户分 布、20 m，15°的仿真密度、25个用户、21 dBm功耗的小站、 43 dBm功耗的宏站，宏站站间距为700 m不等，采用与宏微同 频覆盖的频谱。

3.3 宏微协同部署单小站场景能效研究

在初级的密集化部署阶段，一个扇区仅放置一个小站开 展研究，采用参考部署方式的Pico，且用户均匀分布，由此 即可得到等值线分布仿真结果。结合仿真结果，可确定距离 eNB距离为370 m的确定天线主瓣方向处为小站能效最高区域 （370 m，60°），且小站属于宏站干扰源，小站的距离越近， 则宏站能效越低，这是由于干扰的升高所致。整个网络能效 等值线分布基本对称，网络能效最高时为非边缘区域放置 Pico情况下，约为9 Kbit/J，该情况下Pico与宏站的距离较远。 总的来说，仅放置一个小站的情况下Pico能效、宏站能效、网 络整体能效分别处于90～100 Kbit/J，6～7 Kbit/J，9 Kbitt/J左 右，Pico的部署实现了2.5 Kbit/J左右的网络能效提升。

3.4 宏微协同部署两Pico场景能效研究

将每个扇区小站数目增加到两个开展研究，结合上文 研究结论，在370 m，60°位置固定Pico1，Pico2基于仿真设 置于不同位置，由此可得出等值线分布仿真结果。结合仿 真，可确定Pico2位置的变动会直接影响Pico1的能效，二 者距离的拉近会导致能效降低。（320 m，90°）、（320 m， 30°）为最佳的Pico2位置，此处的Pico2布置具备10 Kbit/J 以上的网络能效，Pico2位置距离宏基站较近同样会导致 网络能效大幅下降。总的来说，Pico2的增加进一步实现 了1.2 Kbit/J的网络能效提升，但网络能效提升与小站数量 提升间不存在线性关系。 为探讨独立随机部署，设置场景一与参考部署网络拓 扑，分别对目标小区内的6个小站进行参考部署与随机部署， 对照组全部采用参考部署。通过比较可发现，一般情况下其 他小区的部署方式对目标小区的能效影响较小，这是小站的 发射功率较小所致。开展同类研究，可证明本小区的整体能 效会受到本小区其他扇区的小站部署方式影响，但目标扇区 受到的其他扇区的小站部署方式影响较小。

3.5 宏微协同部署3小站场景能效研究

在每扇区3个小站下，开展高能效部署方案研究，随机 均匀播撒25用户于每扇区，可得到能效图，P1，P2，P3均采用 参考部署，P1固定于（320 m，30°），P2则固定于（320 m， 90°），P3进行整个扇区的仿真遍历。围绕用户热点播撒的同 类场景开展仿真并进行结果对比，可确定二者总用户数量相 同，但热点播撒的网络能效平均高出2 Kbit/J左右，因此Pico 的部署需关注网络间同频干扰，通过适时关断、唤醒Pico的 方式，即可更好地提升网络整体能效。

4 结语

基于5G移动通信网络下绿色通信关键技术研究存在较 高现实意义，而为了更好满足5G移动通信网络商用需要，高 能效部署规律的总结、更密集的复杂网络场景与更多小站类 型影响的明确同样需要得到重视。

[参考文献]

[1]王立.基于5G移动通信网络的绿色通信关键技术研究[J].电子世界，2018（24）：164，166.

[2]崔玉柱，沙巍.5G移动网络绿色通信的相关关键技术[J].电子技术与软件工程，2018（17）：43.

[3]李印鹏.浅谈面向5G的无线通信系统关键技术[J].中国新通信，2018（8）：31.

[4]陈彦澔.面向5G无线通信系统的关键技术初探[J].中国新通信，2018（1）：14.