5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)分析

施健炬

（公誠管理咨詢有限公司，廣東 惠州 516003）

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5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)分析

施健炬

（公誠管理咨詢有限公司，廣東 惠州 516003）

摘 要：目前，5G移動(dòng)通信技術(shù)正在不斷地探索中，其作為新一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)受到了大家的重視。本文在對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行考查的基礎(chǔ)上，對(duì)5G移動(dòng)通信做了簡單的概述，并且對(duì)總體的趨勢(shì)做了進(jìn)一步的分析，通過對(duì)5G移動(dòng)通信若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探析，以此幫助人們了解5G移動(dòng)通信的發(fā)展，推動(dòng)其在我國的推進(jìn)進(jìn)程，使其更早地投入使用，為人類的通信提供便利。

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

一、概述與總體趨勢(shì)

5G通信系統(tǒng)的發(fā)展，是繼4G網(wǎng)絡(luò)通信后發(fā)展的一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，其無線的覆蓋性能較好，在系統(tǒng)安全以及用戶體驗(yàn)方面都有很大程度的提高。新一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，將會(huì)在很多領(lǐng)域得到發(fā)展。5G系統(tǒng)具備一定的靈活性，它能夠自動(dòng)化的進(jìn)行調(diào)整，從而很好的應(yīng)對(duì)未來的變化發(fā)展之勢(shì)。

目前，5G移動(dòng)通信已經(jīng)成為國內(nèi)外競相研究的熱點(diǎn)。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)逐漸成為5G移動(dòng)通信的巨大推動(dòng)力。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)作為各種通信業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)性平臺(tái)，能夠通過無線的方式為用戶提供方便。按照現(xiàn)階段業(yè)界對(duì)5G移動(dòng)通信的估計(jì)，5G的運(yùn)行將會(huì)通過一定的無線傳輸技術(shù)在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更新。此外，通過引入新的體系結(jié)構(gòu)，能夠使智能化的系統(tǒng)將系統(tǒng)整個(gè)吞吐能力擴(kuò)大到25倍以上。

二、5G的業(yè)務(wù)需求

1. 滿足人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的需求

在5G運(yùn)行中，通過將聽覺、視覺等感覺的技術(shù)進(jìn)行集合，從而能夠使模擬系統(tǒng)帶來3D感應(yīng)，使人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中能夠有一個(gè)全新的體驗(yàn)，能夠加快實(shí)現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實(shí)世界之間的交互體驗(yàn)，使其從真正意義上的滿足對(duì)虛擬世界的需求。

2. 滿足用戶對(duì)高清視頻的需求

5G移動(dòng)通信傳輸速度極快，基本上能夠達(dá)到千兆傳輸?shù)乃俣?，在這里傳輸數(shù)據(jù)能夠無限制的傳輸大量的數(shù)據(jù)，使得傳送高清視頻能有一個(gè)通暢的速度，移動(dòng)用戶可以獲得高速的速率，從而保證隨時(shí)隨地能夠欣賞到高清視頻。

3. 滿足智慧城市的需求

智慧城市的建設(shè)，是在綜合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等一系列的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與現(xiàn)實(shí)世界之間的結(jié)合，是城市升級(jí)轉(zhuǎn)型的結(jié)果。智慧城市理念下各大城市紛紛投入建設(shè)，引起了一系列的建設(shè)熱潮，未來智慧城市將會(huì)成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)。未來5G移動(dòng)通信將會(huì)帶來一個(gè)全新的高質(zhì)量、高速度的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，因此能夠在很大程度上促進(jìn)智慧城市的創(chuàng)建。通過使用5G移動(dòng)通信，可以使相關(guān)的智慧服務(wù)進(jìn)行便捷地使用、支付，達(dá)到真正意義上的滿足智慧城市的需求。

4. 滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求

在未來世界，物體通過一系列的感應(yīng)裝置，通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行到相關(guān)的平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)可靠、高速的處理，最終能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，將定位、跟蹤、管理相結(jié)合，從而以各種無線、高速的方式來處理物聯(lián)網(wǎng)信息，實(shí)現(xiàn)真正意義上的通信保障，以各種安全的方式投入到網(wǎng)絡(luò)中。

5. 滿足全新的用戶體驗(yàn)

在5G移動(dòng)通信中，已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了以體驗(yàn)為主的服務(wù)方式，而不再是運(yùn)用之前的以技術(shù)為主導(dǎo)的服務(wù)理念。在5G移動(dòng)通信中，將多種新型的無線接入技術(shù)和有線接入技術(shù)相結(jié)合，可以為用戶提供更加極致的體驗(yàn)，從而在很大程度上實(shí)現(xiàn)用戶新體驗(yàn)，加快用戶對(duì)移動(dòng)通信的認(rèn)可。

三、5G移動(dòng)通信若干關(guān)鍵技術(shù)

為了更好地提高5G的運(yùn)行傳輸速度，在5G系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中將會(huì)進(jìn)一步采取頻譜效率的技術(shù)，例如一些波形設(shè)計(jì)技術(shù)、多天線技術(shù)等等。在這些無線網(wǎng)絡(luò)方面，將會(huì)在此基礎(chǔ)上采用一些新興的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，對(duì)5G移動(dòng)通信進(jìn)行新一輪提高。

5G移動(dòng)通信主要采用的是超高能的無線傳輸技術(shù)和高密度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1. 無線傳輸技術(shù)

（1）大規(guī)模MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)所帶來的好處主要有：大規(guī)模MIMO的空間分辨率與現(xiàn)有的相比已經(jīng)得到了很大程度的加強(qiáng)。在這種情況下，它能夠進(jìn)一步地挖掘空間，對(duì)其維度進(jìn)行把握，使得不同的用戶能夠在同一時(shí)間自由進(jìn)行通信，從而能夠不需要增加基站密度就可以實(shí)現(xiàn)頻譜效率的提高。此外，在大規(guī)模的MIMO中可以將波束集中在很窄的區(qū)域內(nèi)，從而能夠大幅度地降低干擾，同時(shí)也能夠提高功率。

目前，在對(duì)MIMO技術(shù)的研究中，仍舊發(fā)現(xiàn)了一些不足。例如，由于傳輸方案基本采用的是TDD系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，所使用的基本上都是單天線，這就導(dǎo)致它的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基站天線的數(shù)量，使得導(dǎo)頻數(shù)量會(huì)隨著用戶的增加而不斷增加。

（2）基于濾波器組的多載波技術(shù)

多載波技術(shù)在無線通信系統(tǒng)中有著非常廣泛的運(yùn)用，它能夠有效提高頻譜效率，對(duì)一些多徑衰落現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)抗。但是我們能夠看到，OFDM技術(shù)也存在著一些不足之處。例如，由于各子載波具有相同的帶寬，因此在運(yùn)行的過程中需要保持同步，各子載波必須保持正交現(xiàn)象，這在很大程度上嚴(yán)重影響到了使用的靈活性。為了更好地解決這一問題，因此采用了基于濾波器組的多載波技術(shù)。這一技術(shù)能夠廣泛用于雷達(dá)信號(hào)處理、信號(hào)處理等方面?；跒V波器組的多載波技術(shù)，它不再需要各載波之間進(jìn)行正交，也不需要再進(jìn)行插入循環(huán)前綴。它既能夠?qū)崿F(xiàn)各載波之間的帶寬設(shè)置，同時(shí)也能夠保證其靈活控制，從而對(duì)一些細(xì)小的零件進(jìn)行控制。

2. 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

（1）超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在5G系統(tǒng)中，由于其擁有無線傳輸技術(shù)，因此其注定是多種無線接入形式的。在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，由于網(wǎng)絡(luò)密集程度較高，因此使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)離終端更近，從而能夠有效的促進(jìn)頻頻效率以及功率的提高，并且在更大程度上提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量，在靈活性方面也得到了提高。雖然超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為5G移動(dòng)通信提供了更加美好的前景，但是，由于節(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)距離減少的現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)中也在不斷的出現(xiàn)問題。因此，這就需要針對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。在這一基礎(chǔ)上，可以通過利用有線回傳方式，這不僅能夠有效的節(jié)約資源，同樣也能夠有效的簡化程序，使得移動(dòng)通信運(yùn)行更好的發(fā)展。

（2）自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

為了和傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)相區(qū)別，減少人力和物力資源的投入，因此在滿足客戶需求的同時(shí)，提出了在移動(dòng)通信中運(yùn)用自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念。這一概念中，是通過在網(wǎng)絡(luò)中引入自組織能力，其中包括了自我配置、自我優(yōu)化等等，從而在更大程度上減少人工的干預(yù)。目前，自組織網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)明顯呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

5G是融合、協(xié)同多制式共存的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。隨著業(yè)務(wù)和時(shí)間等空間不斷地變化，因此有必要使得網(wǎng)絡(luò)部署要適應(yīng)這些動(dòng)態(tài)變化。為了保證移動(dòng)過程的平滑性，我們必須采用雙連接的形式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化選擇。

（3）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是為了有效地解決互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量而提出的一種新的概念。傳統(tǒng)情況中，一般內(nèi)容的發(fā)布都由提供商完成。隨著互聯(lián)網(wǎng)訪問的急劇增加，服務(wù)器很容易出現(xiàn)高負(fù)載的現(xiàn)象，使得網(wǎng)絡(luò)更加擁塞，網(wǎng)站響應(yīng)的速度也越來越慢。在此情況下，采用緩存服務(wù)器，并且將這些服務(wù)器盡可能地分布到比較集中的區(qū)域中。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，用戶信息會(huì)導(dǎo)向距離最近的服務(wù)點(diǎn)上，這樣可以使得用戶就近選取內(nèi)容，從而很好地解決網(wǎng)站響應(yīng)速度慢這一情況。

3. 軟基站

作為一項(xiàng)重要的無線移動(dòng)平臺(tái)，將5G軟基站融合于同一個(gè)硬件平臺(tái)中，使其適應(yīng)各種不同的軟件需求，從而打破傳統(tǒng)的方式，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新架構(gòu)，使其能夠更加靈活地進(jìn)行通信，從而達(dá)到真正意義上的精簡管理，節(jié)約建網(wǎng)的成本，從而更好地服務(wù)于5G移動(dòng)通信建設(shè)，在更大意義上實(shí)現(xiàn)管理提高。

四、我國5G移動(dòng)通信推進(jìn)過程

從2000年到如今，我國相繼開啟了3G和4G移動(dòng)通信的偉大研究，并且在今后也繼續(xù)推進(jìn)5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展。這將會(huì)有利于提高我國移動(dòng)通信技術(shù)水平，從而實(shí)現(xiàn)我國移動(dòng)通信的跨越發(fā)展。5G移動(dòng)通信是全球移動(dòng)通信新一輪技術(shù)的開始，早日爭取信息化發(fā)展，成為未來企業(yè)的支撐成為有關(guān)部門重要的渴求。5G移動(dòng)通信，以滿足廣大用戶的應(yīng)用需求為前提，實(shí)現(xiàn)了無線組網(wǎng)、無線傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用，它將不斷地?cái)U(kuò)大我國在世界通信中的影響，加快我國面向信息化時(shí)代。

結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展，5G技術(shù)將可能在2020年投入使用。它的出現(xiàn)，將會(huì)滿足廣大人民的需求，讓用戶更好地進(jìn)行業(yè)務(wù)體驗(yàn)。目前，5G移動(dòng)通信還處于研究的初期階段，這需要有關(guān)部門對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了解和掌握，并結(jié)合人們生活的實(shí)際需求，更好地進(jìn)行研發(fā)。

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中圖分類號(hào)：TP391

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