淺論5G移動通信關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景

姜豐華

摘要：隨著現(xiàn)代化的信息通信科技的發(fā)展，5G移動通信必然會取代現(xiàn)有的移動通信技術(shù)。在未來很長的一段時間內(nèi)，5G移動通信都將是通信技術(shù)領(lǐng)域中的研發(fā)重點。在5G移動通信不斷發(fā)展的過中，將會吸收和借鑒現(xiàn)有3G、4G移動通信技術(shù)的部分技術(shù)能力，在更深刻的層次上發(fā)展自身的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：5G移動通信；無線信號覆蓋；技術(shù)優(yōu)勢；應(yīng)用趨勢

隨著4G移動通信技術(shù)的大規(guī)模普及與應(yīng)用，使得5G移動通信的研發(fā)與完善也提上了日程。當(dāng)前5G移動通信已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)移動通信的核心發(fā)展項目。

1 5G移動通信的概述

5G移動通信技術(shù)是一項應(yīng)對未來在2020年之后的移動通信技術(shù)，是繼4G移動通信之后的新一代通信技術(shù)。參考當(dāng)前的移動通信發(fā)展情況，5G移動通信技術(shù)將在未來的通信領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用，通過對更高頻譜的使用以及功能效果，在信號傳遞速度以及信息資源的使用程度上都會完全的超過當(dāng)前的4G移動通信技術(shù)，同時在量級、無線信號覆蓋能力、系統(tǒng)安全防范措施、客戶體驗、傳送延時等方面都會有大幅度的提高。在 5G 移動通信技術(shù)的研發(fā)過程中通過與現(xiàn)有的無線通信技術(shù)進(jìn)行參考和借鑒，使得新一代的5G移動通信可以達(dá)到全面覆蓋的效果，甚至能夠滿足于在未來很長一段時間內(nèi)移動網(wǎng)絡(luò)流量提升1000倍的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。同時5G移動通信在未來的應(yīng)用上也會更進(jìn)一步，在5G系統(tǒng)當(dāng)中會對大流量的傳感系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備將成為當(dāng)前5G系統(tǒng)研發(fā)的重點方向之一，而且5G移動通信還會擁有更高的靈活性、智能性[1]。

2 5G移動通信技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

在未來很長的一段時間當(dāng)中，5G移動通信都將是移動通信事業(yè)的主要發(fā)展方向，同時在未來的發(fā)展中，5G移動通信將會成為世界范圍內(nèi)的通信科技核心力量。早在2013年，西方國家就已經(jīng)將5G移動通信列入到第七框架的計劃當(dāng)中，由全球范圍內(nèi)近30個國家大型移動通信企業(yè)參與研發(fā)，其中也包括了中國的移動通信公司，當(dāng)前研發(fā)及完善5G移動通信是世界各國的共同愿景。同時由于移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及進(jìn)步，也是5G移動通信能夠得以繼續(xù)研發(fā)的重要推動力，移動網(wǎng)絡(luò)在未來的社會中也會的發(fā)揮著關(guān)鍵的角色，對各個行業(yè)、各個領(lǐng)域的發(fā)展建設(shè)都會起著重要的作用。從目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過程來看，許多的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)已經(jīng)開始有過去固定的網(wǎng)絡(luò)逐漸的向移動網(wǎng)絡(luò)開始過渡和轉(zhuǎn)移。由于無線網(wǎng)絡(luò)的便捷性、實時性使得越來越多的網(wǎng)絡(luò)用戶開始習(xí)慣于無線網(wǎng)絡(luò)的使用。而無線網(wǎng)絡(luò)在后臺服務(wù)和其他方面的應(yīng)用也都對5G移動通信在信號的傳遞能力與傳遞質(zhì)量上有著更高的標(biāo)準(zhǔn)[2]。當(dāng)前，5G移動通信基于無線網(wǎng)絡(luò)上的發(fā)展方向主要有三個方面：①通過對無線信號傳遞技術(shù)的研究與改進(jìn)，實現(xiàn)在原有4G移動通信技術(shù)上將資源的使用能力增強(qiáng)10倍以上。②將超密集結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)系加入到5G移動通信當(dāng)中，同時將智能化技術(shù)進(jìn)行深化改進(jìn)，力求將5G移動通信在信息的吞吐量上增加25倍。③對頻率技術(shù)展開更加廣泛的研究，通過高頻率波段、毫米波段以及可見光等相關(guān)資源，使5G移動通信在未來的頻率應(yīng)用上提高4倍。

3 5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 高頻信號傳遞技術(shù)當(dāng)前的移動通信都是在 3GHz 之下的頻率上進(jìn)行信號的傳遞，但是由于使用的用戶以及使用的流量不斷的增多，使得當(dāng)前的頻譜資源開始出現(xiàn)短缺的情況。 而在高頻率的頻段上，例如范圍在 28GHz 之間的毫米頻率，通過增加到 64 根天線，以及束賦形等相關(guān)技術(shù)，可以實現(xiàn)在2km 的范圍內(nèi)達(dá)到每秒 1Gbit 的下載速度，同時高頻率的信號傳遞技術(shù)也是 5G 移動通信在研發(fā)過程中的核心技術(shù)， 高頻率信號傳遞技術(shù)與傳統(tǒng)的傳遞技術(shù)相比有著更加優(yōu)越的性能， 例如在高頻率的信號傳遞技術(shù)中通過一定數(shù)量的天線和設(shè)施， 就可以有效的改善當(dāng)前頻譜資源匱乏的情況。 但是當(dāng)前的高頻率信號傳遞技術(shù)還存在著信號傳送距離有限、 受氣候環(huán)境因素影響嚴(yán)重等不足。 而這些問題也是 5G 移動通信研發(fā)過程中急需解決的難題。

3.2 多天線信號傳遞技術(shù)

當(dāng)前，5G 移動通信力求將頻譜的使用效率提升到現(xiàn)有的移動通信的數(shù)十倍，這也是 5G 移動通信在未來發(fā)展中發(fā)揮自身優(yōu)勢的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。 而多天線信號傳遞技術(shù)可以有效的降低各個用戶單位之間的干擾現(xiàn)象，大幅度的提升無線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋范圍，在過去由 2D 發(fā)展到 3D 的技術(shù)進(jìn)步中，多天線信號傳遞技術(shù)能夠有效的達(dá)到提升頻譜使用效率的目的，通過現(xiàn)有技術(shù)的研發(fā)與改進(jìn)， 當(dāng)前天線的使用數(shù)量可以達(dá)到 128 根，在此基礎(chǔ)上還延伸出 3D-MIMO 技術(shù)，在最大程度上降低各用戶之間的信號干擾情況，擴(kuò)大無線信號的區(qū)域覆蓋范圍。

3.3 雙工技術(shù)

在 5G 移動通信的研發(fā)上，將會使用同時間同頻率的雙工技術(shù)，在頻譜使用效率上有所突破，改變原有的頻譜資源利用方式，使得頻譜的使用更加的多元化。 在 5G 移動通信中使用的同時間同頻率的雙工技術(shù)是在過去 TDD 以及 FDD 雙工技術(shù)之上進(jìn)行改進(jìn)而得來。 從理論上來講，這種雙工技術(shù)能將現(xiàn)有的頻譜使用效率增加 1 倍以上。 但是在是實際的應(yīng)用過程中還存在著一定的難度。

3.4 密集型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在 5G 移動通信中想要實現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在流量上提高1000 倍，就應(yīng)當(dāng)使用密集型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為整個無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支撐。 在密集型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中重點是將無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量是設(shè)置在熱點集中的地區(qū)，例如在室內(nèi)等環(huán)境中。 這樣的設(shè)計方式能夠有效的改善用戶使用網(wǎng)絡(luò)時的效果， 增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力。 在未來的發(fā)展中智能化的數(shù)據(jù)終端將會越來越普及， 因此用戶的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)也會在一定程度上迅速增長起來。 而使用密集型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)在當(dāng)前的基礎(chǔ)上提高 1000 倍的數(shù)據(jù)流量，可以充分的滿足與智能化終端系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)需求。 此外，密集型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也能夠更好的改善網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息容量。 但是密集型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也會形成小區(qū)間的干擾，降低了無線網(wǎng)絡(luò)的使用能效。

3.5 智能化無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

智能化無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)又稱為自組織網(wǎng)絡(luò)， 是對無線網(wǎng)絡(luò)增加自動優(yōu)化、自動配置、自動愈合的功能。 進(jìn)而使無線網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)自行完成網(wǎng)絡(luò)布置運維、檢測、診斷等工作，有效的減少在網(wǎng)絡(luò)工程上的人力資源消耗。 同時無線網(wǎng)絡(luò)的智能化也能改善當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)需要人為的進(jìn)行相關(guān)工作布置以及維護(hù)的弊端。當(dāng)前由于 5G 移動通信中使用了很多無線網(wǎng)絡(luò)的信息傳送技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此在5G 移動通信中的智能化無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會更加的復(fù)雜。 同時在 5G 移動通信當(dāng)中，智能化的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也將占據(jù)更為重要的位置。

4 結(jié) 論

5G 移動通信是移動通信技術(shù)上的重要發(fā)展方向，從功能上來講 5G 移動通信也會有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。但是在當(dāng)前研發(fā)過程當(dāng)中，還存在著許多技術(shù)上的難題，都需要不斷的探索研究。因此，本文就 5G 移動通信在未來的發(fā)展趨勢以及關(guān)鍵技術(shù)展開了分析。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳強(qiáng) .5G 移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)分析 [J]. 教育教學(xué)論壇，2016，22 ： 82～83.

[2] 李可才. 關(guān)于 5G 移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)的探討 [J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2016，16：39.