試論5G通信的關鍵技術及發展趨勢

高 升

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試論5G通信的關鍵技術及發展趨勢

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廣東省電信工程有限公司，廣東 廣州 510000

隨著當前社會的不斷發展，4G 技術已經得到了推廣和使用，這一技術的誕生，為用戶提供了更加快捷、方便的體驗，與此同時，5G 通信時代也隨之而來，目前，相關方面已經開始關注5G技術的研究和開發。通信產業的發展在一定程度上能夠反映出一個社會的發展程度，因為這一產業能夠有效的促進社會經濟的發展，從通信行業的發展歷史來看，2G、3G、4G 都得到了快速的突破和發展，在社會上引起來極大的反響。因此，相信5G 通信技術在未來也必定會有一個有效的契機，實現發展和推廣。

5G通信；關鍵技術；發展趨勢

1 5G通信技術概述

第五代移動通信技術（5G）是4G移動通信技術的延伸。自上世紀80年代第一代通信技術（1G）被提出，通信技術的更新換代就再也沒有停止過，第一代通信技術主要通過模擬信號傳輸數據。第二代移動通信技術（2G）將智能技術應用其中，使得通信水平有了質的飛躍。第三代移動通信技術（3G）的采用最前沿的智能信號處理技術，為用戶提供高速上網服務。第四代移動通信技術（4G）彌補了3G資源浪費的缺陷，并且可以提供高質、高速的圖像和視頻傳輸服務。5G移動通信技術不僅在速度上有了大幅度的提升，而且在技術上也有了重大改變，它既不是單一的技術演進，也不是幾個全新技術的組合，而是將多種技術進行融合，以滿足不同的需求，是一個真正意義上的融合網絡[1]。

5G移動通信技術本著“用戶為中心”的理念，旨在提升用戶體驗。這使得它具有以下特點：1）速度快；2）能耗低；3）時延短；4）頻譜效率高；5）可靠性高；6）數據吞吐量大；7）聯網設備范圍廣。

2 5G 移動通信技術的關鍵技術

5G移動通信技術包括很多重要技術，但其關鍵技術主要體現在兩個方面：無線傳輸技術和無線網絡技術[2]。

2.1 無線傳輸技術

在5G移動通信技術的發展過程中，頻譜效率逐漸被重視起來，進而引入了大規模MIMO技術（即多入多出技術）[3]。MIMO技術是指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量，這種多天線技術可以明顯提高系統頻譜和傳輸的可靠性。同時，通過增加天線的數量，還可以大幅度的提升系統容量。傳統的LET 系統中，天線數量不能超過4 根，在LET-A系統中，天線數量不能超過8根，而有源多天線技術，可支持的協作天線數量將達到128根。大規模MIMO技術有以下優點：1）空間分辨率較高；2）頻譜效率高；3）將波束集中在一定范圍，可以減少干擾；4）天線數量夠多時，線性編碼和檢測可以達到最優狀態。這些都對提升用戶體驗提供了技術支持[4]。

2.2 無線網絡技術

5G移動通信網絡包括多種無線接入技術，例如，4G、5G、LTE、WLAN等，為了處理好多種無線接入方式并存的問題，人們提出了超密集異構網絡技術和自組織網絡技術的概念。超密集異構網絡技術，拉近了終端和節點之間的距離，進而擴展了網絡覆蓋范圍和系統容量，同時也提升了頻譜效率。但是由于節點距離的減少，使得網絡部署更加復雜，容易出現不兼容的問題。同時也會帶來很大的干擾，減低網絡能效。自組織網絡技術，是指增強網絡的自組織能力，使網絡可以進行自規劃、自配置、自優化和自愈合等操作。這種技術可以有效地減少人力資源和運行成本的浪費。改善傳統移動通信網絡依靠人工方式完成網絡部署和運維的現狀，提升了系統的智能性。

3 5G 移動通信技術的發展趨勢

3.1 5G 移動通信技術的發展進程

過去的40多年里，移動通信技術迅猛發展，隨著業務需求的增加，人們一直在追求一種高性能的移動通信網路。2012年，歐盟正式啟動了METIS 項目，同時還啟動了規模更大的5G-PPP科研項目，旨在確立歐盟在5G領域的主導地位。英國政府聯合多家企業在Surrey大學成立5G研發中心，致力于5G技術的開發和研究。在亞洲，2013年，韓國啟動了“GIGA Ko?rea”5G項目。2014年，日本成立了“2020 and Beyond AdHoc”特別討論會，研究2020年及以后的無線通信系統，計劃在2020年東京奧運會前實現5G商用。2015年，韓國推出了以5G發展總體規劃為主要內容的“未來移動通信產業發展戰略”，決定在2020年全面推出5G商用服務。可見，5G移動通信技術已經成為全球移動通信領域的研究熱點。

在移動通信行業飛速發展的今天，我國也緊跟世界腳步，相繼啟動了3G和4G移動通信863重大研究計劃，在分布無線組網基礎理論方面做出了一系列重大研究成果，所倡導的TD技術也入選國際標準，國內的華為、中興等移動通信企業也在全球產生了一定的影響力。2013年初，我國成立了IMT-2020推進組，專門從事5G移動通信技術的研究和開發工作。中興作為該推進組的核心成員，擔任IMT-2020IEEE工作組主席、IMT-2020網絡技術工作組的副主席等重要席位，并牽頭了多個子工作組的研究工作。同年6月，國家863計劃啟動了5G移動通信系統先期研究一期重大項目。項目共設立7個課題，主要由北京郵電大學、清華大學、電信科學技術研究所和華為公司等知名高校和知名企業牽頭承擔。國家973計劃也部署了移動網絡體系創新的研究課題，可見我國對5G移動通信技術研究與開發的重視程度。

3.2 5G 技術未來的主要研究方向

國際電信聯盟（ITU）于2013年開始部署5G需求、頻譜及技術趨勢的研究工作，計劃在2016年完成技術評估方法研究， 2018年完成IMT-2020標準征集，2020年最終確定5G標準。業內人士表示，未來5G技術的研究方向將主要集中在10大方面： 1）密集網絡；2）終端間直接通信（D2D）；3）互聯網技術直接應用于5G；4）與WIFI聯合組網；5）新型網絡架構；6）新型多天線多分布式傳輸；7）將新型信號處理、調制編碼技術應用在5G上； 8）高頻段的通信；9）頻率共享；10）網絡智能化。這些都將成為5G移動通信技術飛速發展的重要驅動力[5]。

4 小結

2020年，5G移動通信技術將被投入商業，以適應未來移動數據爆炸式增長的業務需求，這也標志著5G時代的開始。“信息隨心至，萬物觸手及”，是我們對未來5G時代的美好愿景。5G時代的來臨，將滿足人們對虛擬現實、智慧城市、物聯網、高清視頻下載等方面的新需求。1秒鐘下載一部高清電影將不再是夢想，3D交互體驗將更加逼真，人們通過互聯網云平臺，可以實時掌握城市中一切聯網物體的位置及相關信息。可以預見，在未來，6G時代、7G時代、8G時代、9G時代、10G時代等都將紛至沓來，人們的生活方式也將發生翻天覆地的變化。

[1]趙棟梁.對5G移動通信發展的思考[J].信息通信，2015（9）：125.

[2]李革.我國5G移動通信的關鍵技術與發展趨勢[J].科技傳播，2016（1）：23.

[3]姚宏杰.5G移動通信的關鍵技術及其進程[J].通訊世界，2015（6）：35.

[4]趙國鋒，陳婧，韓遠兵，等.5G移動通信網絡關鍵技術綜述[J].重慶郵電大學學報：自然科學版，2015（4）：36.

[5]尤肖虎，潘志文，高西奇，等.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學：信息科學，2014（5）：6.

Key Technology and Development Trend of 5G communications

Gao Sheng

Guangdong Telecom Engineering Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

With the continuous development of the current society，4G technology has been the promotion and use of the birth of this technology，to provide users with a faster and more convenient experience at the same time，5G communications era has cropped up now relevant aspects have begun to focus on 5G technology research and development. The development of the communications industry to a certain extent，reflect the degree of development of a society，because this industry can effectively promote social and economic development，from the point of view of the history of the communications industry， 2G， 3G， 4G have been fast break and development in the community to cause great repercussions. Therefore，we believe 5G communication technology in the future is also bound to be an effective opportunity to achieve development and promotion.

Key Technology；rends 5G Communications

TN929.5

A

1009-6434(2016)09-0052-02