淺析5G移動通信發展趨勢和關鍵技術

薄曉寧

【摘要】 進入新時期后，科學技術革新速度不斷加快，通信技術也獲得了突飛猛進的發展，已經開始探索研究5G移動通信技術。結合我國實際情況，在2020年之后，將會大力推廣應用5G移動通信系統。本文簡要分析了5G移動通信發展趨勢和關鍵技術，希望能夠提供一些有價值的參考意見。

【關鍵詞】 5G移動通信 發展趨勢 關鍵技術

5G指的是第五代移動電話系統，其有效拓展和延伸了4G移動通信技術?，F階段來講，5G移動通信技術還沒有確定明確的標準，也沒有涉及到任何的官方文件。但是在時代發展進步過程中，人們對通信技術領域產生越來越高的期望，5G移動通信技術必將會有廣闊的發展領域。

一、移動通信技術發展歷程

一般情況下，可以從四個發展階段來劃分移動通信技術的發展歷程，上個世紀八十年代首先提出了第一代通信技術，本種通信技術主要是模擬傳輸，具有較小的業務量、較差的安全性及質量等特點。二十世紀九十年代初期開始出現第二代通信技術，本種技術將更加密集的技術結構、智能技術運用過來，相較于1G技術，具有一定的優勢，但是移動通信業的發展需求依然得不到滿足。而第三代通信技術則將智能信號等處理技術運用過來，可以將移動寬帶服務提供給客戶，但是本技術中，依然不能夠高效利用頻譜，浪費了大量的頻譜資源。在這種情況下，提出了第四代通信技術，其具有較好的視頻圖像傳輸效果，下載速度較快，計費方式比較靈活。但是，進入新時期后，人們對網絡通信技術提出了更高的要求，需要開發第五代通信系統，其有機結合了其他無線移動通信技術，可以顯著提升傳輸速率、資源利用率以及無線覆蓋性能等，滿足社會發展的需求。

二、5G移動通信技術的特點及優勢

2.1 較高的頻譜利用率

研究發現，5G移動通信技術將會更加廣泛的應用高頻段的頻譜資源，以目前形勢來講，高頻段頻譜資源利用效率依然會受到高頻段無線電波穿透能力的影響，存在著諸多的限制，但是光載無線組網、有線與無線寬帶技術的融合等技術的應用則不會受到影響。

2.2 大幅度提升通信系統性能

在過去的通信系統理念下，核心目標是信息編譯碼、點點之間的物理層面傳輸技術，5G移動通信技術則打破了這個限制，其主要研究如何協作與組網多點、多天線、多用戶等內容，促使通信系統性能得到較大程度的提升。

2.3 先進的設計理念

室內通信業務在通信業務整體中占據著主導地位，因為，5G移動通信系統設計中，主要考慮如何提升室內無線網絡的覆蓋性能與業務支撐能力，這樣傳統移動通信系統的設計理念就會發生改變。

2.4 降低了能耗和運營成本

在未來發展中，5G無線網絡將會重點研究和探索軟配置設計，結合動態業務流量變化，運營商能夠實時動態調整網絡資源，這樣能耗、網絡資源運營成本都可以得到非常有效的降低。

三、5G移動通信技術發展趨勢

目前，在移動通信領域內，全球已經充分重視5G移動通信技術的研究。科學技術的不斷革新，將會日趨明確5G移動通信技術的關鍵支撐技術；未來幾年內，本技術將會獲得實質性發展，也就是研究與制定標準。同時，通過頻率效率的提升、網絡結構的變革以及新頻譜資源的開發利用，也將會在較大程度上提升5G移動通信系統的容量。在2013年，歐盟諸國將5G研發項目啟動于第7框架計劃中，一個重要參與方為我國華為公司。通過啟動本項目，出現了諸多的5G移動通信技術研發組織。我國成立了5G推進組，韓國成立了5G技術論壇等?，F階段，世界各國都全面深入的研究5G移動通信技術的應用需求、關鍵技術指標、候選頻段等內容。其中，5G移動通信技術發展的動力來自于移動互聯網，借助于無線網絡的方式，向用戶提供現有固定互聯網絡的各種服務業務，且廣泛運用后臺服務和云計算，對5G移動通信技術也將會產生巨大的促進作用，人們也將會更加重視系統容量與傳輸質量。5G移動通信技術在發展過程中，需要考慮如何與其他無線移動通信技術所密切銜接，以便將更加全面和基礎的業務服務提供給網絡通信技術。結合相關意見，5G移動通信技術將會從三個方面提升網絡業務能力，首先是積極運用先進的無線通信傳輸技術，翻倍提升網絡資源的利用率；其次引入新的體系結構，從深度上擴展其智能化能力，大幅度提升無線網絡系統的整體吞吐率；最后，充分挖掘更加先進的頻率資源，包括可見光、毫米光、高頻段等內容，以便有效擴展未來無線移動通信資源。

四、5G移動通信關鍵技術

4.1 無線傳輸技術

以大規模MIMO技術為例，要想促使系統頻譜效率、傳輸可靠性得到提升，非常重要的一項手段為多天線技術，在3G系統、LTE、WLAN等無線通信系統中得到了較為廣泛的運用。實踐研究表明，越多的天線數量，就會越明顯的提升頻譜效率及可靠性。特別是具有較大數量的發射天線和接收天線時，收發天線數中的最小值與MIMO信道容量之間將會呈現出線性增長態勢。因此，將大數量的天線運用過來，可以顯著提升系統的容量。但是多天線占據較大的空間，實現難度較高，現行無線通信系統收發端配置了較少的天線數量，以LTE系統和LTE-A系統為例，分別將4根天線和8根天線運用過來。但是其可以顯著提升容量，增強可靠性，研究人員開始密切關注MIMO系統相關技術。大規模MIMO中，基站中配置的天線數量十分巨大，同一時頻資源中，可以對若干個用戶同時服務；擁有多樣化的天線配置方式，可以在一個基站上集中配置這些天線，促使有集中式的大規模MIMO形成，也可以在多個節點上分布式配置，促使有分布式的大規模MIMO形成。研究發現，大規模MIMO具有較大的優勢，其顯著增強了空間分辨率，可以對空間維度資源深度挖掘，將大規模MIMO的空間自由度與基站提供給網絡中的多個用戶，實現同時通信需求，這樣基站密度、寬帶等都不需要增加，頻譜效率就可以大幅度提升。大規模MIMO可以在很窄的范圍內集中波束，促使干擾得到降低；如果有足夠大的天線數量時，那么線性預編碼、線性檢測器也將會達到最優，基本上不需要考慮噪聲干擾和其他類型的干擾。

4.2 無線網絡技術

以自組織網絡技術為例，傳統移動通信網絡中借助于人工方式進行網絡部署和運維，需要花費大量的人力資源和運行成本。根據相關數據分析表明，運營商百分之七十的收入為運營成本。且移動通信網絡飛速發展過程中，人工方式無法有效優化網絡。因此，為了促使網絡部署、優化等問題得到解決，總收入中運維成本的比例得到降低，運營商能夠對網絡更加高效的運營和維護，自組織網絡概念被提了出來。自組織網絡是將自組織能力引入到網絡中，以便可以自動運行網絡規劃、部署、維護和優化等諸多環節，這樣人工干預可以得到最大程度的減少。5G系統因為將比較復雜的無線傳輸技術、無線網絡架構運用過來，導致網絡管理復雜程度不斷提升，為了促使5G網絡性能得到保證，就需要實現網絡的深度智能化。5G采取多制式共存的異構網絡，因為共存了多層、多無線接入技術，導致其擁有比較復雜的網絡結構，無線接入技術內部、覆蓋能力的網絡節點之間具有復雜的關系，那么就會增加網絡部署、運營和維護工作難度。為了促使其復雜度與運營維護成本得到降低，網絡運維質量得到提升，未來5G網絡將會對智能統一的SON功能更加支持，能夠自配置、自優化與自愈合多種無線接入技術?，F階段，SON技術已經獲得較快發展，開始應用于網絡中，但是都是在各自網絡中應用SON技術，多網絡之間的協同得不到滿足。針對這種情況，未來就需要對支持協同異構網絡的SON技術深入研究，促使自愈合功能得到切實實現。

五、結語

綜上所述，根據相關預計和發展規律，2020年后將會逐步推廣應用5G技術，以便促使未來移動互聯網業務飛速增長的需求得到滿足，將新的業務體驗帶給用戶?，F階段，5G技術研究處于剛剛起步階段，未來幾年內將是其發展關鍵階段。因此，相關工作人員就需要深入研究5G移動通信系統的關鍵技術和發展趨勢，推動我國通信行業的整體進步與發展。

參 考 文 獻

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