5G移動通信技術(shù)淺談

徐俊平

【摘要】 本文梳理了我國移動通信發(fā)展歷程，重點(diǎn)介紹了當(dāng)前5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)，隨著關(guān)鍵技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)，5G必將給我們的生活帶來深刻的變革。

【關(guān)鍵詞】 移動通信 5G 發(fā)展趨勢

近些年來，隨著信息產(chǎn)業(yè)改革的深化，通信行業(yè)的重組，以及移動通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，中國移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了很大的變化，移動通信網(wǎng)絡(luò)正朝著寬帶化、智能化、綜合化和小型化方向發(fā)展。隨著第五代移動通信技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)，全球正在迅速的向著移動通信新時代邁進(jìn)。

一、我國移動通信發(fā)展歷程

自馬可尼發(fā)明無線通信以來，移動通信的迅速發(fā)展給人們生活帶來了極大的方便。1987年，我國第一個模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)在廣東建成，后陸續(xù)在其他城市推開；1994年11月，我國建成GSM數(shù)字網(wǎng)，并于2001年關(guān)閉模擬通信網(wǎng)，隨后開始建設(shè)CDMA數(shù)字網(wǎng)；1999年11月，在國際電信聯(lián)盟會議上，我國提出的TD-SCDMA被接納成為國際標(biāo)準(zhǔn)，與美國的CDMA2000、日本歐洲的WCDMA一起成為世界3G主流標(biāo)準(zhǔn)，2009年，工信部向三大運(yùn)營商發(fā)放3G牌照，3G全面商用；2013年12月，工信部正式向三大運(yùn)營商發(fā)放4G運(yùn)營牌照，目前三大運(yùn)營商4G基站總計(jì)314萬個，占據(jù)全球70%。我國移動通信在最初的1G、2G發(fā)展過程中主要以應(yīng)用為主，處于引進(jìn)、模仿階段，從3G開始，我國開始跟隨國際潮流，到現(xiàn)在4G全面商用，實(shí)現(xiàn)彎道超車。2016世界電信標(biāo)準(zhǔn)化全會（WTSA16）第6次全會上我國的5G標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)，技術(shù)開始引領(lǐng)全球，實(shí)現(xiàn)的移動通信跨越式發(fā)展。

二、5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)

1.新型多天線技術(shù)。多天線技術(shù)是一種提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和頻譜效率的有效手段，目前被廣泛用于無線通信的各個領(lǐng)域，如LTE、WLAN等。新型大規(guī)模天線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的空間分辨率，多個用戶可利用同一時頻資源進(jìn)行通信，能夠大幅度提高頻率效率，新型多天線技術(shù)可以降低發(fā)射功率，將波束集中在很窄的范圍內(nèi)，能最大限度的減小干擾。

2.高頻段的使用。當(dāng)前，3GHz以下的頻譜資源已相當(dāng)緊張，使用高頻段資源可極大的緩解頻譜資源的緊張問題，5G低頻段為3.5GHz，高頻段可能是26GHz。高頻段具有帶寬充足，設(shè)備和天線小，天線增益高等優(yōu)點(diǎn)，但頻率的提升，其損耗、覆蓋范圍、繞射能力等將受影響，需在后續(xù)的研究中加以解決。

3.同時同頻全雙工。現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)，受技術(shù)條件限制，不能實(shí)現(xiàn)同時同頻的雙向通信，雙向鏈路通過時間或頻率進(jìn)行區(qū)分，這造成了資源的極大浪費(fèi)。同時同頻全雙工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)雙向鏈路利用同一頻率資源進(jìn)行雙向通信，可將資源利用率提高一倍，其頻譜使用更加靈活。全雙工需要解決因接收和發(fā)送信號之間的功率差異造成的自干擾問題。

4.終端直通技術(shù)。傳統(tǒng)的通信組網(wǎng)方式是以基站為中心實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不具備靈活性，終端直通技術(shù)是一種在系統(tǒng)控制下，允許終端之間通過復(fù)用小區(qū)資源進(jìn)行直接通信的新型技術(shù)。它能夠增加蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率，降低終端的發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用。與傳統(tǒng)蜂窩移動通信技術(shù)相比，終端直通技術(shù)不需通過基站中轉(zhuǎn)，減少基站通信負(fù)載，節(jié)省通信資源，減少終端能耗。在未來的蜂窩移動通信系統(tǒng)中，終端直通技術(shù)將使某些特定場景下的移動通信變得更為高效、快捷和直接。

5.超密集網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的移動通信技術(shù)為解決無線通信系統(tǒng)的容量通常采取增加小區(qū)部署來提升數(shù)據(jù)傳輸速率，隨著小區(qū)覆蓋范圍的不斷縮小，這種模式難以為繼，需要在一些熱點(diǎn)區(qū)域部署一些低功率的小小基站，形成超密集網(wǎng)絡(luò)。這些低功率節(jié)點(diǎn)部署在宏小區(qū)內(nèi)，與宏小區(qū)對室內(nèi)及熱點(diǎn)地區(qū)形成重疊覆蓋，通過回程鏈路直接與核心網(wǎng)相連，為移動用戶進(jìn)行服務(wù)。…回程鏈路可以使用光纖或數(shù)字用戶線，寬帶接入運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。高密度網(wǎng)絡(luò)中資源分配采用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為集中-集中和分布-集中兩種。集中-集中式就是各個小小區(qū)將測得的干擾情況上報給本地網(wǎng)關(guān)，本地網(wǎng)關(guān)通過某個準(zhǔn)則將小小區(qū)分成若干個簇，每個簇內(nèi)選出一個簇頭，由簇頭根據(jù)簇內(nèi)各小區(qū)的資源需求進(jìn)行分配。分布-集中式是所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過相互之間的信息交互分成若干個簇，每個簇內(nèi)選出簇頭進(jìn)行資源分配[1]。超密度網(wǎng)絡(luò)的部署，在增大有效接收信號的同時也提升了干擾信號，使得網(wǎng)絡(luò)之間干擾成為制約系統(tǒng)容量增長的主要因素，使其成為一個受限制的系統(tǒng)。如何消除干擾，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)作性都是當(dāng)前超密集網(wǎng)絡(luò)方面的研究熱點(diǎn)。

結(jié)束語：目前移動通信發(fā)展正處于新一輪技術(shù)與產(chǎn)業(yè)變革的時期，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的移動通信應(yīng)用模塊正在發(fā)生巨大變革，電信設(shè)備的通用化、小型化、虛擬化、分布化成為未來發(fā)展主流，給傳統(tǒng)電信技術(shù)帶來巨大沖擊；…另一方面5G通信體系架構(gòu)也面臨著潛在的革命性改變，未來5…到10年移動通信技術(shù)勢必進(jìn)入一個更加快速發(fā)展的時期，隨著研究的不斷深入，5G技術(shù)將在2020年左右正式商用，必將給我們帶來全新的業(yè)務(wù)體驗(yàn)和快速的移動數(shù)據(jù)傳輸。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王瑩，…繆中宇，…張平.…超高密度網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀[J].…北京郵電大學(xué)學(xué)報，…2015，…38（5）：…1-17endprint