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

摘 要：本文首先介紹了移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，然后分析了移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)，最后簡(jiǎn)述了移動(dòng)通信的應(yīng)用場(chǎng)景。供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：5G；移動(dòng)通信；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）18-0280-02

前 言

與目前常見(jiàn)的4代移動(dòng)通信相比，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在頻譜利用率、傳輸率、資源利用率、等方面有顯著的提高，此外，在無(wú)線(xiàn)覆蓋、傳輸時(shí)延方面顯著改善用戶(hù)體驗(yàn)，尤其一體化、智能化和自動(dòng)化將成為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在性能關(guān)鍵指標(biāo)、能耗、低成本、高通信性能、先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和較高的頻譜利用率等方面。

1 5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

5G通信技術(shù)是信息傳遞的最高水平，研究的主要目的是為了滿(mǎn)足新的通信系統(tǒng)的需求，它的關(guān)鍵技術(shù)和核心開(kāi)發(fā)內(nèi)容已經(jīng)確定，將5G通信技術(shù)的發(fā)展分為兩個(gè)方面：互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，為了解決存在現(xiàn)階段移動(dòng)通信存在的問(wèn)題。目前，5G的通信技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)研究的對(duì)象，并且一個(gè)特殊的研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)成立，在中國(guó)開(kāi)展相關(guān)的研究項(xiàng)目。關(guān)于5G的發(fā)展如圖1（移動(dòng)通信發(fā)展圖）所示。

5G通信技術(shù)的研究和發(fā)展的終極目標(biāo)是基于互聯(lián)網(wǎng)、全球服務(wù)體系，以適應(yīng)快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前的研究現(xiàn)狀和成果，5G通信技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下幾個(gè)方面。與4G傳輸技術(shù)相比，5G通信技術(shù)可使資源利用率提高10倍左右?？梢蕴岣呦到y(tǒng)的吞吐能力，5G通信技術(shù)可以提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能化程度，為構(gòu)建高效的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供技術(shù)支持。擴(kuò)展通信頻率的高頻帶。

5G通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用如下：傳統(tǒng)的信息傳輸技術(shù)以物理層傳輸和信道編碼為核心，但是5G通信技術(shù)將信息傳輸?shù)闹攸c(diǎn)放到了多用戶(hù)合作中，在提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同時(shí)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行性能，提供信息的快速數(shù)據(jù)傳輸通道；5G通信技術(shù)的創(chuàng)新，提高在虛擬場(chǎng)景中顯示的用戶(hù)體驗(yàn)，3D技術(shù)的應(yīng)用，互動(dòng)游戲，并帶來(lái)了全新的視覺(jué)體驗(yàn)給用戶(hù)，讓用戶(hù)感受到互聯(lián)網(wǎng)的魅力；傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要是室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，但5G通信技術(shù)在提高室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋效率的同時(shí)，致力于將通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)不斷提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提供人們更方便的生活條件；5G通信系統(tǒng)可以減少電磁波對(duì)通信系統(tǒng)的影響，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高通信系統(tǒng)的高頻頻段，有線(xiàn)技術(shù)和無(wú)線(xiàn)技術(shù)。5G通信技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中能進(jìn)行“軟”配置，提高了建設(shè)能源的應(yīng)用效率，降低了運(yùn)營(yíng)商在互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的投資成本。

2 5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

（1）多載波技術(shù)。5G移動(dòng)通信數(shù)據(jù)速率非常高，高達(dá)1GHz帶寬。移動(dòng)通信中的OFDM技術(shù)在頻譜利用率和多徑衰落方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但缺乏廣泛的帶寬應(yīng)用能力。多載波技術(shù)以濾波器組為基礎(chǔ)，很好地解決了上述問(wèn)題。在該技術(shù)中，發(fā)送端由合成濾波器組調(diào)制以調(diào)制多載波，并且接收端由濾波器調(diào)制以調(diào)制多載波。該技術(shù)的特點(diǎn)是：子載波可以分開(kāi)處理，解決子載波同步問(wèn)題。子載波不再是前綴，不再固定正交，可以控制子載波之間的干擾，并且干擾大大減少。因此，多載波技術(shù)在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)中起著重要的作用。

（2）大規(guī)模MIMO技術(shù)。在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的構(gòu)建中，多天線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用可以提高系統(tǒng)的頻譜利用率和傳輸速率，使系統(tǒng)更加安全可靠。MIMO技術(shù)通過(guò)發(fā)送接收天線(xiàn)來(lái)提高信道容量。因此，天線(xiàn)數(shù)目的增加可以有效地提高系統(tǒng)的容量。利用MIMO技術(shù)在基站中建立大量天線(xiàn)，從而在同一時(shí)間的頻率資源中為大量用戶(hù)提供相應(yīng)的服務(wù)；此外，MIMO技術(shù)可以提高空間分辨率，通過(guò)集中波束可以減少干擾。以2010年貝爾實(shí)驗(yàn)室為例，研究了無(wú)線(xiàn)多天線(xiàn)條件下的小區(qū)數(shù)，發(fā)現(xiàn)了MIMO技術(shù)的特點(diǎn)，在此之后，許多技術(shù)人員推出了有限數(shù)量的基站天線(xiàn)配置。在多輸入輸出（MIMO）系統(tǒng)中，大量基站天線(xiàn)的配置可以達(dá)到幾百根，現(xiàn)有的配置電平高于兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并且可以在相同的時(shí)頻資源的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足多終端用戶(hù)的要求。在天線(xiàn)配置方面，信息傳輸系統(tǒng)中所用的天線(xiàn)可以集中配置在同一基站內(nèi)，形成大規(guī)模的MIMO系統(tǒng)，并可分布在不同的節(jié)點(diǎn)上。

（3）全雙工技術(shù)。該技術(shù)可以同時(shí)進(jìn)行同一頻率的通信。在當(dāng)前的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)射信號(hào)會(huì)對(duì)接收信號(hào)產(chǎn)生自干擾，而當(dāng)前的技術(shù)很難同時(shí)進(jìn)行，全雙工技術(shù)可以減少不必要的無(wú)線(xiàn)資源的損失，更靈活地利用頻譜，提高5G移動(dòng)通信的效率和性能。

2.2 無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)

5G移動(dòng)通信在研究過(guò)程中，采用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，在每個(gè)區(qū)域都覆蓋網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)，5G移動(dòng)熱點(diǎn)利用的改進(jìn)，充分發(fā)揮了無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)和功能優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)過(guò)去4G移動(dòng)通信技術(shù)的不足，簡(jiǎn)化復(fù)雜的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效的傳輸信息的目的，準(zhǔn)確傳遞信號(hào)到相應(yīng)的控制中心，由于用戶(hù)的需求不同，需要設(shè)計(jì)不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸，將無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的信息，利用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)快速傳遞信號(hào)和不同的數(shù)據(jù)信息，滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化的需求，充分體現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)5G移動(dòng)通信發(fā)展的重要性，具有準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的性能，合理使用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，使5G移動(dòng)通信的研究工作進(jìn)展順利，完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部資源的分析。

2.3 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件定義無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)。在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，激活用戶(hù)的數(shù)量和站點(diǎn)達(dá)到1：1的比例，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠更接近終端，使功率效率和頻譜效率等都更大，從而提高系統(tǒng)的容量。自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)具有自組織能力，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化，使其具有自由化和自適應(yīng)功能，使網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署、維護(hù)、優(yōu)化和調(diào)試等可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，降低運(yùn)營(yíng)成本，更好的滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。軟件定義網(wǎng)絡(luò)這一技術(shù)的基本內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)路由器中路由決策等控制功能和設(shè)備的分離，然后由中心控制器通過(guò)軟件來(lái)統(tǒng)一的控制這些功能，從而使控制和轉(zhuǎn)發(fā)兩種功能的分離，實(shí)現(xiàn)更靈活的控制，使設(shè)備更簡(jiǎn)單。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)使用緩存服務(wù)器并將其分發(fā)到更集中的區(qū)域。在工作過(guò)程中，它將考慮網(wǎng)絡(luò)流量，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接，負(fù)載狀態(tài)以及用戶(hù)的距離和響應(yīng)時(shí)間，然后將用戶(hù)請(qǐng)求重定向到用戶(hù)，用戶(hù)可以在最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)獲得所需的內(nèi)容，可以有效地解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，并提高網(wǎng)站的響應(yīng)速度。

3 5G移動(dòng)通信的應(yīng)用場(chǎng)景

根據(jù)5G的概念，5G的四個(gè)主要特點(diǎn)是低延遲高可靠、低功耗、大容量和連續(xù)廣域覆蓋。其中，低時(shí)延、高可靠、低功耗的連接方案主要是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，是5G的一個(gè)新的發(fā)展方向，解決了傳統(tǒng)移動(dòng)通信無(wú)法支持物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵；大容量、連續(xù)廣域覆蓋主要滿(mǎn)足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求，在未來(lái)2020年，5G移動(dòng)通信將滿(mǎn)足人們?cè)诮煌ā⑿蓍e、健康、工作、生活等方面的多樣化的業(yè)務(wù)需求，也將滲透到物聯(lián)網(wǎng)，以及各種行業(yè)，可為用戶(hù)提供在線(xiàn)游戲、云桌面，AR，VR，4K超高清視頻等各種體驗(yàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，5G移動(dòng)通信技術(shù)有望在2020被正式投入使用，這種技術(shù)的出現(xiàn)，使人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求得到了更好的滿(mǎn)足，用戶(hù)可以獲得更好的商業(yè)體驗(yàn)。但現(xiàn)階段5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚處于研究的初期階段，相關(guān)部門(mén)應(yīng)充分了解和掌握5G相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，然后根據(jù)人們的生活需要，更好地開(kāi)展研究開(kāi)發(fā)工作。

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收稿日期：2018-5-24