5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)

張愛軍

摘要：最近幾年，移動通信技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到4G移動通信技術(shù)，5G移動通信技術(shù)也逐步完成，本論文主要從不同方面闡述5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)，希望為研究移動通信技術(shù)學者提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：5G移動通信；發(fā)展趨勢；關(guān)鍵技術(shù)

第五代移動通信系統(tǒng)（簡稱5G）是面向2020年移動通信發(fā)展的新一代移動通信系統(tǒng)，具有超高的頻譜利用率和超低的功耗，在傳輸速率、資源利用、無線覆蓋性能和用戶體驗等方面將比4G有顯著提升。

1. 5G移動通信發(fā)展趨勢

移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展是5G移動通信的主要驅(qū)動力.移動互聯(lián)網(wǎng)將是未來各種新興業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)平臺，現(xiàn)有固定互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)將越來越多地通過無線方式提供給用戶，云計算及后臺服務(wù)的廣泛應(yīng)用將對5G移動通信系統(tǒng)提出更高的傳輸質(zhì)量與系統(tǒng)容量要求.5G移動通信系統(tǒng)的主要發(fā)展目標將是與其他無線移動通信技術(shù)密切銜接，為移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展提供無所不在的基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)能力.按照目前業(yè)界的初步估計，包括5G在內(nèi)的未來無線移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力的提升將在3個維度上同時進行：

（1）通過引入新的無線傳輸技術(shù)將資源利用率在4G的基礎(chǔ)上提高10倍以上；

（2）通過引入新的體系結(jié)構(gòu)（如超密集小區(qū)結(jié)構(gòu)等）和更加深度的智能化能力將整個系統(tǒng)的吞吐率提高25倍左右；

（3）進一步挖掘新的頻率資源（如高頻段、毫米波與可見光等），使未來無線移動通信的頻率資源擴展4倍左右.

當前信息技術(shù)發(fā)展正處于新的變革時期，5G技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出新的如下特點.

（1）5G研究在推進技術(shù)變革的同時將更加注重用戶體驗，網(wǎng)絡(luò)平均吞吐速率、傳輸時延以及對虛擬現(xiàn)實、3D、交互式游戲等新興移動業(yè)務(wù)的支撐能力等將成為衡量5G系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標.

（2）與傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)理念不同，5G系統(tǒng)研究將不僅僅把點到點的物理層傳輸與信道編譯碼等經(jīng)典技術(shù)作為核心目標，而是從更為廣泛的多點、多用戶、多天線、多小區(qū)協(xié)作組網(wǎng)作為突破的重點，力求在體系構(gòu)架上尋求系統(tǒng)性能的大幅度提高.

（3）室內(nèi)移動通信業(yè)務(wù)已占據(jù)應(yīng)用的主導(dǎo)地位，5G室內(nèi)無線覆蓋性能及業(yè)務(wù)支撐能力將作為系統(tǒng)優(yōu)先設(shè)計目標，從而改變傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)“以大范圍覆蓋為主、兼顧室內(nèi)”的設(shè)計理念.

（4）高頻段頻譜資源將更多地應(yīng)用于5G移動通信系統(tǒng)，但由于受到高頻段無線電波穿透能力的限制，無線與有線的融合、光載無線組網(wǎng)等技術(shù)將被更為普遍地應(yīng)用.

（5）可“軟”配置的5G無線網(wǎng)絡(luò)將成為未來的重要研究方向，運營商可根據(jù)業(yè)務(wù)流量的動態(tài)變化實時調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，有效地降低網(wǎng)絡(luò)運營的成本和能源的消耗.

2我國5G移動通信推進及研發(fā)進程

5G移動通信發(fā)展是全球移動通信領(lǐng)域新一輪技術(shù)競爭的開始.及早布局、構(gòu)造開放式研發(fā)環(huán)境，力爭在未來5G技術(shù)與商業(yè)競爭中的獲得領(lǐng)先優(yōu)勢，已成為我國信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展最為重要的任務(wù)之一2013年初，在政府部門的大力支持下，成立了面向5G移動通信研究與發(fā)展的IMT-2020推進組，明確5G發(fā)展遠景、業(yè)務(wù)、頻譜與技術(shù)需求，研究5G主要技術(shù)發(fā)展方向及使能技術(shù)，形成5G移動通信技術(shù)框架，協(xié)同產(chǎn)學研用各方力量，積極融入國際5G發(fā)展進程，為2015年之后全面參與5G移動通信技術(shù)標準制定打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ).“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)”重大專項在推動LTE產(chǎn)業(yè)化的同時，開展了LTE的后續(xù)演進與無線新技術(shù)的研究，力爭在5G國際標準化的候選技術(shù)上產(chǎn)生更多的自主知識產(chǎn)權(quán)，為我國布局 5G關(guān)鍵技術(shù)的研究做了起步的工作.國家973計劃也部署了移動網(wǎng)絡(luò)體系創(chuàng)新的研究課題。

3. 5G移動通信若干關(guān)鍵技術(shù)

3.1無線傳輸技術(shù)

無線傳輸（Wireless transmission）是指利用無線技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式。無線傳輸和有線傳輸是對應(yīng)的。隨著無線技術(shù)的日益發(fā)展，無線傳輸技術(shù)應(yīng)用越來越被各行各業(yè)所接受。無線圖像傳輸作為一個特殊使用方式也逐漸被廣大用戶看好。其安裝方便、靈活性強、性價比高等特性使得更多行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)采用無線傳輸方式，建立被監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間的連接。無線監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代化交通、運輸、水利、航運、鐵路、治安、消防、邊防檢查站、森林防火、公園、景區(qū)、廠區(qū)、小區(qū)、等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

3.2.1超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

由于5G系統(tǒng)既包括新的無線傳輸技術(shù)，也包括現(xiàn)有的各種無線接入技術(shù)的后續(xù)演進，5G網(wǎng)絡(luò)必然是多種無線接入技術(shù)，如5G， 4G， LTE， UNITS （universal mobile telecommunications system）和WiFi（wireless fidelity）等共存，既有負責基礎(chǔ)覆蓋的宏站，也有承擔熱點覆蓋的低功率小站，

3.2.2自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)部署、運維等基本依靠人工的方式，需要投入大量的人力，給運營商帶來巨大的運行成本.根據(jù)分析[fsil，各大運營商的運營成本基本上占各自收入的70%左右.并且，隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，依靠人工的方式難以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化.因此，為了解決網(wǎng)絡(luò)部署、優(yōu)化的復(fù)雜性問題，降低運維成本相對總收入的比例，使運營商能高效運營、維護網(wǎng)絡(luò)，在滿足客戶需求的同時，自身也能夠持續(xù)發(fā)展，由NGIVIN （next generation mobile network）聯(lián)盟中的運營商主導(dǎo)，聯(lián)合主要的設(shè)備制造商提出了自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）的概念.自組織網(wǎng)絡(luò)的思路是在網(wǎng)絡(luò)中引入自組織能力（網(wǎng)絡(luò)智能化），包括自配置、自優(yōu)化、自愈合等，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署、維護、優(yōu)化和排障等各個環(huán)節(jié)的自動進行，最大限度地減少人工干預(yù).目前，自組織網(wǎng)絡(luò)成為新鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的必備特性，逐漸進入商用，并展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢.

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