第五代移動通信關鍵技術探討

袁富芳

【摘要】 在我國智能終端不斷普及和所用數據流量快速增長的條件下，第四代移動通信在容量和頻率等方面都越來越不能滿足人們對網絡的實際需求。所以，在這樣的發展背景下，新的第五代移動通信就應運而生。這種通信技術具有通信容量大以及速率高的特點，同時和第四代移動通信相比，其具有更高的可靠性以及安全性，發展空間非常之大。其所應用的關鍵技術主要在無線技術和網絡技術有所突破。本文主要對第五代移動通信中的關鍵技術進行分析探討，提出筆者的思考和建議，僅供參考。

【關鍵詞】 第五代 移動通信 技術

隨著我國科學技術的快速發展以及技術革新的不斷進行，互聯網+業務和物聯網設備增加，移動通信也需要進一步的發展。通過移動通信網絡所具有的獨特技術，可以有效增強人與人之間的聯系，而該技術的不斷發展以及更新，也給人們的溝通提供了更多的便捷[1]。第五代移動通信就是將來最新的移動通信技術，其具有非常高的頻譜利用率以及超低功耗，有效結合了3G和4G通信技術，可以有效滿足人們對移動互聯網流量的需求，所以得到了人們的青睞。

一、第五代移動通信性能指標

第五代移動通信擁有五個不同的應用場景，具體為：超高速場景、實時最佳體驗、支持大量人群以及實時進行物物通信和可靠實時連接[2]。第五代移動通信應該達到的目標主要包括性能和效率兩個方面；性能包括用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、流量密度、移動性和用戶峰值速率，效率包括頻譜利用、能源效率、成本效率；5G支持0.1～1Gbps的用戶最低體驗速率，每平方公里100萬終端連接數密度，毫秒級端到端時延，每平方公里數十Tbps的總流量密度，500Km/小時以上的移動性和數十Gbps的最高峰值速率。同時，5G相比4G，頻譜效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上[6]。

二、第五代移動通信網絡結構

5G網絡結構主要包含有轉發云、接入云以及控制云。其中接入云可以支持不同無線制式接入，結合了分布式以及集中式無線接入網具體構架，可以在各種回路鏈路里面應用，從而對組網進行靈活的部署以及對無線資源進行高效管理。5G網絡所具有的控制功能以及數據轉發功能可以解耦，從而形成集中統一的一種控制云以及轉發云。其中控制云可以對局部以及全局會話、移動管理以及服務質量進行控制，同時建立業務網絡能力具體開放接口，有效提升業務部署工作效率 [4]。轉發云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網絡控制和資源調度下，實現海量業務數據流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。

5G移動通信網絡技術是以軟件定義網絡（SDN）以及網絡功能虛擬化（NFV）為基礎的一種新型網絡架構。可以分成三個不同的大模塊，具體為：核心網、接入網以及網絡部署場景。進行場景部署的過程中，應該區分處理室內場景以及室外場景。通常情況下，當處于室外的時候，主要利用的是分布式天線以及規模非常大的那種MIMO配備基站，大部分情況下都是把天線元件分散安裝在小區里面，同時是利用光線連接各個元件的。在對移動終端進行部署的時候，通常能夠動態地更改其與相應運營商核心網絡之間的連接，同時能夠有效增大室外覆蓋率。如果用戶處于室內，那么僅僅應該和設置于室外建筑的大規模天線陣列里面的室內AP通信就是可以了，通過這種方式能有效利用和短距離通信相適應的技術，從而提升傳輸速率[4]。

在對接入網進行設計的過程中，主要包含的特點是：①有效結合異構多接入技術，該技術主要是通過一個單一無線這種控制其來實現各種操作的，同時對SRC也提出了幾個要求，具體為：增強現有接口；SRC應該具備向后兼容特性；SRC不會對傳統空中接口造成影響。這樣就能夠有效提高無線資源實際利用率，保證能夠統一接入網絡。②使基站資源變得虛擬化，對資源分配進行集中控制實際上是在集中式基站具體部署上，相應的基帶處理單元里面的基帶處理會慢慢通過SRC實現，從而相應的虛擬化基站就能夠對頻譜資源進行動態調度，讓平臺上的不同無線網絡功能能夠統一。

核心網具有的特點是：①核心網可以有效分離控制以及轉發，SDN屬于一種新興具體網絡體系結構，在相應的控制平面里面，集中式網絡控制器的作用就是把網絡分離后的相應數據轉發平面存的的流量合理分配給各種網絡元件，從而實現路由決策以及協議等功能。②核心網絡可以有效分離物理硬件以及邏輯，核心網所使用的主要技術是IT虛擬化技術，把核心網設備轉換為一種高性能服務器，同時把核心網所具備的功能由專用硬件轉移到了一種通用虛擬機平臺上。從而使硬件平臺設備更加簡化，組網更加靈活，同時也可以減少組網所花費的成本。

三、第五代移動通信關鍵無線技術

5G關鍵無線技術主要有：大型天線陣、D2D、全雙工、FBMC、F-OFDM、極化碼、新型多址以及超密集組網和全頻譜接入等技術。下面將主要介紹幾種關鍵技術。

①大型天線陣技術：是指在發送端以及接收端均安裝天線，建構一種MIMO具體通信鏈路[5]。該方式能夠有效增加無線通信所具有的自由度，從而可以容納更多具體信息數據。除此之外，MIMO還可以在不改變寬帶的條件下，有效增加系統實際可以傳送的距離。②D2D通信技術：目前，在社交網絡等應用變得越來越流行的條件下，人們對進行近距離數據通信有了更多的需求，可是依據現階段實際狀況，蜂窩系統依然在覆蓋方面以及功耗等方面存在相應的問題，難以完全滿足各種業務對實時性提出的獨特需求，因此，對第五代移動通信來說，研究D2D通信具有非常大的意義以及必要性。第五代移動通信所采用的關鍵技術之一就是D2D通信，其可以對蜂窩通信發揮比較強的支撐作用，同時可以使無線數據流量得到大幅增長，增強其所具有的實時性以及可靠性。③全雙工技術：所謂全雙工技術，就是同時并且同頻雙向通行技術。因為全雙工技術對有效提升頻譜利用率具有非常大的潛力，所以雙全工技術是5G系統相關研究中的重要方向之一。④FBMC和F-OFDM技術：F-OFDM和FBMC等新型多載波技術在靈活使用碎片頻譜、支持窄帶和小數據包、降低功耗與成本方面具有顯著優勢，從而提升5G系統工作效率。⑤超密集組網以及新型多址技術：其通過增加基站部署密度，可實現頻率復用效率的巨大提升，但考慮到頻率干擾、站址資源和部署成本，超密集組網可在局部熱點區域實現百倍量級的容量提升。新型多址技術是利用發送信號在空/時/頻/碼域的疊加傳輸來達到不同場景里面系統頻譜效率以及接入能力提升的目的。

四、結束語

在移動通信不斷變化的條件下，人們的生活方式也發生了非常大的變化，隨著各種信息技術的不斷發展，特別是物聯網和云計算技術的不斷成熟，第五代移動通信一定會成為以后移動通信領域里面的一項主導技術。5G可以給用戶提供非常高的接入速率，使延時時間變為零，連接能力堪比千億設備，提供高流量密度、高連接數密度以及高移動性等各種場景統一服務，對業務及用戶感知進行智能優化，并且可以顯著提升網絡能效，同時減少比特成本，達到信息隨心至，萬物觸手及的目標[6]。

參 考 文 獻

[1]崔磊，王慧瑩.第五代移動通信關鍵技術研究[J].黑龍江科學，2015，5（2）：56-57.

[2]翁武林.關于第五代移動通信探討[J].中國新通信，2014，7（16）：13-13.

[3]楊豐瑞，董志明.第五代移動通信系統的研究分析[J].電子技術應用，2015，41（2）：23-25，30.

[4]閆海煜.第五代移動通信的發展趨勢和關鍵技術分析[J].科技展望，2015，3（22）：15-15.

[5]段廣青，崔曉夢.淺談第五代移動通信技術[J].科學導報，2015，1（10）：347.

[6]5G愿景與需求，IMT-2020（5G）推進組

[7]5G白皮書