淺析5G通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術

宋官民 劉璐 趙玲雪（沈陽理工大學 信息科學與工程學院，遼寧 沈陽 110000）

淺析5G通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術

宋官民 劉璐 趙玲雪（沈陽理工大學 信息科學與工程學院，遼寧 沈陽 110000）

目前，4G技術是現(xiàn)時代人們通信的主要方式，隨著科技的發(fā)展，各個國家都越加重視對通信技術的研究，5G時代必將到來。這篇文章首先對5G通信技術作了簡述，接著闡述了5G通信技術的發(fā)展趨勢，表明不管是從利用率處理效率還是安全性上來講，它將都會是下一個年代通信技術的標準，也是人們對這一技術的期望。最后從無線傳輸技術角度出發(fā)，從大規(guī)模天線技術、全雙工技術以及基于濾波器組的多載波技術三個方面分析了5G通信的關鍵技術。

5G通信；頻譜；關鍵技術

通信技術是一種自由的、高效的傳遞信息的方法，隨著科技的不斷發(fā)展，這項技術已從2G、3G擴展至現(xiàn)時代運用廣泛的4G通信技術上，它極大地方便了人們的生活和工作。目前，很多國家都已經(jīng)投入到5G通信技術的研究中，這不僅是人們對高質(zhì)生活的追求，也是通信技術未來十幾年的發(fā)展趨勢。

1 5G通信技術概述

5G是21世紀20～30年代間發(fā)展的通信技術，與4G通信相比較，其在磁波信號利用效率、傳輸效率以及處理速率上會具備更大優(yōu)勢，這一技術也會與其他相關技術緊密結合，共同打造新時代快速高效的信息網(wǎng)絡來服務用戶，致力滿足用戶的需求。

5G通信具備以下特點：1.在這一技術大環(huán)境下，5G更加重視通信技術的實用性能，它在促進科技變革的同時能對使用者體驗、網(wǎng)絡處理速率作出及時的響應；2.深層次突破該技術的體系架構，實現(xiàn)室內(nèi)高效通信，以往的技術都是從點到點層面上進行的信息傳遞和編碼，5G更加注重多點、多面、多端口的通信，并不斷擴大信息覆蓋范圍；3.有效降低運營商成本。采用一定技術，該商能掌握大環(huán)境中流量狀態(tài)，對環(huán)境中資源作出適當?shù)恼{(diào)整與分配，在保證使用者暢快體驗的同時減少成本。

2 5G通信發(fā)展趨勢

目前，人們正處在4G技術的使用環(huán)境中，對現(xiàn)有技術的不滿足以及對新一代通信技術的期望都將加快形成5G技術各方面的標準。通過專業(yè)人員的推算，5G通信技術大約在2020年實行。通信技術的出現(xiàn)豐富了人們的生活，每一代通信技術在其運用的時間和空間上都有非常大的作用，結合以前的技術發(fā)展和現(xiàn)如今先進的科技，我們有理由相信不管是在資源利用率處理速率上，還是覆蓋范圍上，5G技術將會有顯著的提升，以及更加全面的發(fā)展。目前是4G時代，其雖基本上能滿足所有的需求，但在傳遞質(zhì)量、信息安全上還有不足，而且部分用戶體驗也不能很好地滿足。在研發(fā)第5代通信技術時，要加大對其他相關技術的研究，共同應用在5G開發(fā)上，彌補現(xiàn)有技術的不足，并進行系統(tǒng)的全面完善。

近年來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展良好，這也為5G通信技術的前景做了有利的鋪墊。與之前的通信技術相比，5G會充分利用網(wǎng)絡這一大環(huán)境，側重提升信息傳遞速率。同時，現(xiàn)時代各個國家不斷加大對智能技術的研究，5G通信將與更多科技相結合，形成更具智能化的系統(tǒng)，這一系統(tǒng)將能高效利用信息資源，快速處理和傳遞大數(shù)據(jù)，解除存在于4G時代的不安全、傳遞質(zhì)量問題，不斷提升用戶的體驗。同時，加強5G信號覆蓋范圍，突破室內(nèi)信號弱化問題也是5G通信技術的使命。總體而言，5G通信技術的發(fā)展趨勢良好，網(wǎng)絡氛圍下的通信環(huán)境也會越加科學和完善，這無疑也會促進大部分通信行業(yè)的發(fā)展，以此更好地服務于人們的生活。

3 5G通信關鍵技術分析

這里主要從無線傳輸技術層面出發(fā)，進行5G通信關鍵技術分析。

3.1 大規(guī)模天線技術

多天線技術能顯著提高頻譜效率以及傳輸安全，一般來說這種關系成正比，目前已被廣泛運用在多類型的通信技術中，如LTE、WLAN技術等。從理論上來講，采取大規(guī)模天線技術時，能夠明顯增加系統(tǒng)空間且優(yōu)化系統(tǒng)速率，但在現(xiàn)實生活中，這種方法實施起來有一定的難度，這是因為天線數(shù)量多會占用更多空間且不易實現(xiàn)。不過，專業(yè)人員已經(jīng)加大了這一方面的研究力度，如何找出一個基站中最合適的MIMO數(shù)量以及如何布局才能讓該區(qū)域的通信信號處于最優(yōu)狀態(tài)。一般來說可以形成聚集形式的大規(guī)模MIMO狀態(tài)，也能分散安置在不同站點上，形成多方位布局式的多天線狀態(tài)。

3.2 基于濾波器組的多載波技術

在5G技術中，有時為了滿足大數(shù)據(jù)高效率傳輸常需1GHz以上的帶寬來實現(xiàn)，而在一些低頻段的區(qū)域很難達到這樣的條件，頻譜利用效率低下。為了解決這一問題，可以將基于濾波器組的多載波技術應用在5G系統(tǒng)中，發(fā)送端口借助合成濾波器組進行多載波調(diào)整，接收端口借助分析器進行解調(diào)，這種技術的關鍵之處在于載波器組的設計。另外這一技術載波信號之間不用同步，較為容易控制鄰近信道載波的信號，還能有效利用區(qū)域內(nèi)分散的頻譜資源。

3.3 全雙工技術

這種技術指的是在同一時間、同一頻道實現(xiàn)雙向通信的技術，能夠?qū)崿F(xiàn)雙倍的頻譜利用效率。目前已有的無線通信技術中，全雙工技術還未實現(xiàn)，這是因為網(wǎng)絡連接端口及終端接口受到自身信號干擾，但目前已經(jīng)有系統(tǒng)實驗證明這種端口間功率差異干擾可以抵消。因此在進行該技術在5G系統(tǒng)中的運用時，要加上一些改進技術來抵消一定程度的自干擾。根據(jù)目前的研究，全雙工技術適用于單小區(qū)少使用者且傳輸路程較短的情形，對多小區(qū)大規(guī)模用戶適用情形還需深入研究。

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[5]張鋒,王明華.5G移動通信發(fā)展現(xiàn)狀及其關鍵技術[J].中國新通信,2016,(06):83-84.

劉璐(1997-)漢族女吉林省長春市沈陽理工大學信息科學與工程學院

趙玲雪女1995漢族遼寧省葫蘆島市沈陽理工大學信息科學與工程學院

宋官民(1995-)男漢族大連市莊河市沈陽理工大學信息科學與工程學院