淺論5G移動通信關鍵技術與應用前景

姜豐華

摘要：隨著現代化的信息通信科技的發展，5G移動通信必然會取代現有的移動通信技術。在未來很長的一段時間內，5G移動通信都將是通信技術領域中的研發重點。在5G移動通信不斷發展的過中，將會吸收和借鑒現有3G、4G移動通信技術的部分技術能力，在更深刻的層次上發展自身的優勢。

關鍵詞：5G移動通信；無線信號覆蓋；技術優勢；應用趨勢

隨著4G移動通信技術的大規模普及與應用，使得5G移動通信的研發與完善也提上了日程。當前5G移動通信已經成為世界范圍內移動通信的核心發展項目。

1 5G移動通信的概述

5G移動通信技術是一項應對未來在2020年之后的移動通信技術，是繼4G移動通信之后的新一代通信技術。參考當前的移動通信發展情況，5G移動通信技術將在未來的通信領域中發揮更大的作用，通過對更高頻譜的使用以及功能效果，在信號傳遞速度以及信息資源的使用程度上都會完全的超過當前的4G移動通信技術，同時在量級、無線信號覆蓋能力、系統安全防范措施、客戶體驗、傳送延時等方面都會有大幅度的提高。在 5G 移動通信技術的研發過程中通過與現有的無線通信技術進行參考和借鑒，使得新一代的5G移動通信可以達到全面覆蓋的效果，甚至能夠滿足于在未來很長一段時間內移動網絡流量提升1000倍的建設標準。同時5G移動通信在未來的應用上也會更進一步，在5G系統當中會對大流量的傳感系統以及相關設備將成為當前5G系統研發的重點方向之一，而且5G移動通信還會擁有更高的靈活性、智能性[1]。

2 5G移動通信技術的未來發展趨勢

在未來很長的一段時間當中，5G移動通信都將是移動通信事業的主要發展方向，同時在未來的發展中，5G移動通信將會成為世界范圍內的通信科技核心力量。早在2013年，西方國家就已經將5G移動通信列入到第七框架的計劃當中，由全球范圍內近30個國家大型移動通信企業參與研發，其中也包括了中國的移動通信公司，當前研發及完善5G移動通信是世界各國的共同愿景。同時由于移動網絡的發展及進步，也是5G移動通信能夠得以繼續研發的重要推動力，移動網絡在未來的社會中也會的發揮著關鍵的角色，對各個行業、各個領域的發展建設都會起著重要的作用。從目前的網絡技術發展過程來看，許多的網絡業務已經開始有過去固定的網絡逐漸的向移動網絡開始過渡和轉移。由于無線網絡的便捷性、實時性使得越來越多的網絡用戶開始習慣于無線網絡的使用。而無線網絡在后臺服務和其他方面的應用也都對5G移動通信在信號的傳遞能力與傳遞質量上有著更高的標準[2]。當前，5G移動通信基于無線網絡上的發展方向主要有三個方面：①通過對無線信號傳遞技術的研究與改進，實現在原有4G移動通信技術上將資源的使用能力增強10倍以上。②將超密集結構等新型結構系加入到5G移動通信當中，同時將智能化技術進行深化改進，力求將5G移動通信在信息的吞吐量上增加25倍。③對頻率技術展開更加廣泛的研究，通過高頻率波段、毫米波段以及可見光等相關資源，使5G移動通信在未來的頻率應用上提高4倍。

3 5G移動通信的關鍵技術

3.1 高頻信號傳遞技術當前的移動通信都是在 3GHz 之下的頻率上進行信號的傳遞，但是由于使用的用戶以及使用的流量不斷的增多，使得當前的頻譜資源開始出現短缺的情況。 而在高頻率的頻段上，例如范圍在 28GHz 之間的毫米頻率，通過增加到 64 根天線，以及束賦形等相關技術，可以實現在2km 的范圍內達到每秒 1Gbit 的下載速度，同時高頻率的信號傳遞技術也是 5G 移動通信在研發過程中的核心技術， 高頻率信號傳遞技術與傳統的傳遞技術相比有著更加優越的性能， 例如在高頻率的信號傳遞技術中通過一定數量的天線和設施， 就可以有效的改善當前頻譜資源匱乏的情況。 但是當前的高頻率信號傳遞技術還存在著信號傳送距離有限、 受氣候環境因素影響嚴重等不足。 而這些問題也是 5G 移動通信研發過程中急需解決的難題。

3.2 多天線信號傳遞技術

當前，5G 移動通信力求將頻譜的使用效率提升到現有的移動通信的數十倍，這也是 5G 移動通信在未來發展中發揮自身優勢的重要標準之一。 而多天線信號傳遞技術可以有效的降低各個用戶單位之間的干擾現象，大幅度的提升無線網絡的區域覆蓋范圍，在過去由 2D 發展到 3D 的技術進步中，多天線信號傳遞技術能夠有效的達到提升頻譜使用效率的目的，通過現有技術的研發與改進， 當前天線的使用數量可以達到 128 根，在此基礎上還延伸出 3D-MIMO 技術，在最大程度上降低各用戶之間的信號干擾情況，擴大無線信號的區域覆蓋范圍。

3.3 雙工技術

在 5G 移動通信的研發上，將會使用同時間同頻率的雙工技術，在頻譜使用效率上有所突破，改變原有的頻譜資源利用方式，使得頻譜的使用更加的多元化。 在 5G 移動通信中使用的同時間同頻率的雙工技術是在過去 TDD 以及 FDD 雙工技術之上進行改進而得來。 從理論上來講，這種雙工技術能將現有的頻譜使用效率增加 1 倍以上。 但是在是實際的應用過程中還存在著一定的難度。

3.4 密集型網絡技術

在 5G 移動通信中想要實現是網絡數據在流量上提高1000 倍，就應當使用密集型的網絡技術作為整個無線網絡的技術支撐。 在密集型網絡技術中重點是將無線網絡中的數據流量是設置在熱點集中的地區，例如在室內等環境中。 這樣的設計方式能夠有效的改善用戶使用網絡時的效果， 增強無線網絡的覆蓋能力。 在未來的發展中智能化的數據終端將會越來越普及， 因此用戶的無線網絡數據也會在一定程度上迅速增長起來。 而使用密集型網絡技術可以實現在當前的基礎上提高 1000 倍的數據流量，可以充分的滿足與智能化終端系統的網絡需求。 此外，密集型的網絡技術也能夠更好的改善網絡的覆蓋情況，提高網絡系統的信息容量。 但是密集型的網絡技術也會形成小區間的干擾，降低了無線網絡的使用能效。

3.5 智能化無線網絡技術

智能化無線網絡技術又稱為自組織網絡， 是對無線網絡增加自動優化、自動配置、自動愈合的功能。 進而使無線網絡可以實現自行完成網絡布置運維、檢測、診斷等工作，有效的減少在網絡工程上的人力資源消耗。 同時無線網絡的智能化也能改善當前無線網絡需要人為的進行相關工作布置以及維護的弊端。當前由于 5G 移動通信中使用了很多無線網絡的信息傳送技術和無線網絡結構，因此在5G 移動通信中的智能化無線網絡技術將會更加的復雜。 同時在 5G 移動通信當中，智能化的無線網絡技術也將占據更為重要的位置。

4 結 論

5G 移動通信是移動通信技術上的重要發展方向，從功能上來講 5G 移動通信也會有著更高的標準。但是在當前研發過程當中，還存在著許多技術上的難題，都需要不斷的探索研究。因此，本文就 5G 移動通信在未來的發展趨勢以及關鍵技術展開了分析。

參考文獻：

[1] 吳強 .5G 移動通信發展趨勢與若干關鍵技術分析 [J]. 教育教學論壇，2016，22 ： 82～83.

[2] 李可才. 關于 5G 移動通信發展趨勢與若干關鍵技術的探討 [J]. 電子技術與軟件工程， 2016，16：39.