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

莫非

摘要：5G移動(dòng)通信是當(dāng)前廣泛使用的4G移動(dòng)通信的進(jìn)一步延伸，現(xiàn)階段，5G應(yīng)用場(chǎng)景被劃分為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域與互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的研究可以讓我國(guó)未來移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展需求得到滿足，對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等多種領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展具有促進(jìn)作用。鑒于此，本文主要分析探討了5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)，以供參閱。

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

在移動(dòng)通信技術(shù)由2G、3G再發(fā)展到當(dāng)前的4G技術(shù)，已取得突破性的成就，而且其應(yīng)用的不同階段都有各自的技術(shù)特點(diǎn)。尤其受4G通信技術(shù)為人們帶來更多便利的背景下，5G移動(dòng)通信技術(shù)以其自身的關(guān)鍵技術(shù)與優(yōu)勢(shì)成為被期望與被關(guān)注的主要內(nèi)容。因此對(duì)5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)的分析具有十分重要的意義。

1、5G通信技術(shù)的特點(diǎn)分析

在5G移動(dòng)通訊中，不僅僅是對(duì)技術(shù)的革新，也要改變用戶的使用體會(huì)以及網(wǎng)絡(luò)的吞吐率，從而增加通信發(fā)展的速度，增加人們對(duì)于通信技術(shù)的認(rèn)可度及使用度。在5G通信技術(shù)中，相比于4G、3G移動(dòng)通信發(fā)展而言，5G通信技術(shù)更關(guān)注的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)傳送技術(shù)，從而促使其改變成為多點(diǎn)通信、多用戶聯(lián)合通信以及多小區(qū)組網(wǎng)聯(lián)合通信。相比于原有的移動(dòng)通信技術(shù)，5G注重的是其覆蓋面，廣闊的覆蓋面促進(jìn)人們以及社會(huì)的發(fā)展，在室內(nèi)與室外能夠擁有同樣的通信信號(hào)。5G的室內(nèi)信號(hào)會(huì)較強(qiáng)，便于人們的通信要求及網(wǎng)絡(luò)使用要求，方便了人們的生活。當(dāng)前的通信技術(shù)可以進(jìn)行增強(qiáng)，擴(kuò)大高頻段資源的應(yīng)用分為，彌補(bǔ)相關(guān)通訊的缺點(diǎn)，使其具有較強(qiáng)的穿透水平。在5G的通信建設(shè)中，穿透力方面會(huì)得到極大的重視。同時(shí)，在5G的移動(dòng)通信中，相關(guān)通信單位的成本會(huì)在一定程度下進(jìn)行降低，使技術(shù)更趨于合理化，通信單位可以依照網(wǎng)絡(luò)的使用情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分配，提升用戶的體驗(yàn)感。

2、5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

5G移動(dòng)通信系統(tǒng)是4G網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)后的新一代通信系統(tǒng)，與上一代移動(dòng)通信技術(shù)相比，其在系統(tǒng)安全性、用戶體驗(yàn)以及無線覆蓋性能方面都有顯著的提升，此外其還具有自動(dòng)化調(diào)整的能力，從而能夠更好的適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。目前，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家研究的重點(diǎn)內(nèi)容，根據(jù)目前業(yè)內(nèi)對(duì)于5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的分析，認(rèn)為其將在目前4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無線傳輸技術(shù)的更新，并且通過引進(jìn)新的體系結(jié)構(gòu)和智能化技術(shù)，極大的提升其系統(tǒng)的吞吐能力。通過分析認(rèn)為，5G移動(dòng)通信技術(shù)有以下幾方面的發(fā)展趨勢(shì)：（1）為用戶提供更好的體驗(yàn)，提升其在在網(wǎng)絡(luò)平均吐速率、傳輸時(shí)延等能力，為虛擬現(xiàn)實(shí)、3D、交互式游戲等新興移動(dòng)業(yè)務(wù)提供更加有效的支撐。（2）通過對(duì)體系構(gòu)架進(jìn)行進(jìn)一步的研究來提升系統(tǒng)的性能，探索以多點(diǎn)、多用戶、多天線、多小區(qū)協(xié)作組網(wǎng)方式。（3）研究并提高5G室內(nèi)無線覆蓋性能。（4）提高高頻段波譜資源的利用率。（5）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，促進(jìn)資源利用率的提升，有效的降低運(yùn)營(yíng)成本。

3、5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1無線傳輸技術(shù)

（1）大規(guī)模MIMO技術(shù)。MIMO技術(shù)所帶來的好處主要有：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)。5G移動(dòng)信息系統(tǒng)中，基于濾波器組的多載波技術(shù)可以解決很多問題，目前通信系統(tǒng)所使用的OFDM技術(shù)雖然在對(duì)抗多徑衰落、頻譜效率方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)于無線傳輸系統(tǒng)大范圍帶寬中的一些空白頻譜的缺乏應(yīng)用能力。FBMC技術(shù)作為5G移動(dòng)通信系統(tǒng)多載波方案的重要選擇，吸引了越來越多人的研究興趣由于在FBMC技術(shù)中，多載波性能取決于原型濾波器的設(shè)計(jì)和調(diào)制濾波器的設(shè)計(jì)，而為了滿足特定的頻率響應(yīng)特性的要求，要求原型濾波器的長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于子信道的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，不利于硬件實(shí)現(xiàn)。5G移動(dòng)通信發(fā)展符合要求的濾波器組的快速實(shí)現(xiàn)算法是FBMC技術(shù)重要的研究?jī)?nèi)容。

3.2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

（1）自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，其運(yùn)行維護(hù)工作、網(wǎng)絡(luò)部署工作都需要人力完成，所以在推廣5G移動(dòng)通信的過程中，需要更多的人力。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，各大運(yùn)行商在對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，會(huì)消耗大約為70%的成本，同時(shí)在科技進(jìn)步的背景下，人工方式無法滿足工作效率的需求，加之其成本較高，甚至不能發(fā)揮5G移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)。為了解決這一問題，減少工作中產(chǎn)生的人工失誤問題，就需要將先進(jìn)的技術(shù)方式應(yīng)用其中，即自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此來彌補(bǔ)人工的不足。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用，其系統(tǒng)、技術(shù)都具有較明顯的復(fù)雜性特征，其管理工作也具有較大的難度，由此能夠發(fā)現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在5G移動(dòng)通信中，包含了很多異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，而這一現(xiàn)象就會(huì)增加節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性，以自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，可以提高5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的自配效率、優(yōu)化程度等。例如：受低功率節(jié)點(diǎn)對(duì)鄰區(qū)關(guān)系的影響，其自身的結(jié)構(gòu)就會(huì)具有更多的復(fù)雜性，而將自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在工作中，能夠?qū)⒊芗W(wǎng)絡(luò)情景、隨機(jī)部署為切入點(diǎn)，提高5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自配效率，避免對(duì)鄰區(qū)關(guān)系產(chǎn)生影響，工作人員通過對(duì)雙連接模式的操作，減少切換目標(biāo)小區(qū)的頻率，進(jìn)一步強(qiáng)化管理效果。（2）超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指的是對(duì)比當(dāng)前無線傳輸技術(shù)中的低功率節(jié)點(diǎn)部署，其密度將會(huì)得到明顯提升，這種技術(shù)的應(yīng)用可以讓站點(diǎn)距離得到縮短，進(jìn)而擴(kuò)大支持用戶范圍，據(jù)估算，在應(yīng)用此種技術(shù)后，1km2內(nèi)可以支持的用戶多達(dá)25000個(gè)，進(jìn)而提升用戶的服務(wù)體驗(yàn)。

4、結(jié)束語(yǔ)

總之，在當(dāng)前移動(dòng)通信技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢(shì)下，5G技術(shù)的應(yīng)用必然是未來一段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)通信技術(shù)的主流選擇。在發(fā)展5G技術(shù)的過程中，要吸收以往2G技術(shù)、3G技術(shù)以及4G技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于5G技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究和探索，從多個(gè)角度來分析和推進(jìn)5G技術(shù)研究的腳步。

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（作者單位：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)天津有限公司）