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

王利國(guó)

摘 要：隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，人們對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)的要求更高，4G技術(shù)在某些方面還需要繼續(xù)地進(jìn)行突破性研究，移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向?qū)?huì)是5G技術(shù)，其技術(shù)水平會(huì)比4G移動(dòng)通信技術(shù)有很大的提高。本文在對(duì)5G移動(dòng)通信做了簡(jiǎn)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(guò)對(duì)5G移動(dòng)通信若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探析。

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

一、5G移動(dòng)通信概述

5G網(wǎng)絡(luò)，又被成為“第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)”，它是在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，而傳輸速度則是4G網(wǎng)絡(luò)的百倍之上。也就是說(shuō)，幾秒鐘之內(nèi)用戶就可以下載成功一部高分辨率的電影。5G技術(shù)的概念一經(jīng)提出就受到全球各地的關(guān)注與重視，它以每秒1G左右的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，會(huì)為廣大用戶提供更多的便利。據(jù)全球電信運(yùn)營(yíng)商估計(jì)，5G移動(dòng)服務(wù)將會(huì)于2020年左右開(kāi)始應(yīng)用。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的性能更加優(yōu)化，它的頻譜效率高，性能可靠，應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展，包括且不限于地鐵、高速公路、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等等，能夠?yàn)椴煌挠脩籼峁└咔逡曨l、虛擬顯示等業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

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(guò)將聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)等感覺(jué)的技術(shù)進(jìn)行集合，從而能夠使模擬系統(tǒng)帶來(lái)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(wú)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(lái)智慧城市將會(huì)成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)。未來(lái)5G移動(dòng)通信將會(huì)帶來(lái)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(guò)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(lái)世界，物體通過(guò)一系列的感應(yīng)裝置，通過(guò)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(wú)線、高速的方式來(lái)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(wú)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(wú)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(wú)線傳輸技術(shù)和高密度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1. 無(wú)線傳輸技術(shù)

（1）大規(guī)模MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)所帶來(lái)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(wú)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(guò)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(wèn)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(wú)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(wú)線傳輸技術(shù)，因此其注定是多種無(wú)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(wèn)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(guò)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(jiǎn)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(guò)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(guò)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(wèn)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(lái)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(wú)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(jiǎn)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。

結(jié)語(yǔ)

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(mén)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)。

參考文獻(xiàn)：

[1]尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，鄔賀銓. 5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)科學(xué)：信息科學(xué)，2014（5）：551-563.

[2]卓業(yè)映，陳建民，王銳.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)新通信，2015（8）：13-14.

[3]王實(shí).5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].信息通信，2015（12）：253-254.