淺析5G通信傳輸?shù)陌l(fā)展與核心技術(shù)

周云帆

摘 要 近些年來，通信傳輸?shù)陌l(fā)展十分迅猛，當(dāng)前主流為4G通信傳輸，而5G通信的概念已經(jīng)被提出，它將成為移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)新興發(fā)展趨勢。當(dāng)前，5G通信傳輸技術(shù)并不成熟，仍舊出于開發(fā)和研究的階段。首先，文章對(duì)5G通信傳輸?shù)奈磥戆l(fā)展趨勢進(jìn)行分析，又對(duì)主要特點(diǎn)進(jìn)行簡單的介紹，然后重點(diǎn)對(duì)5G通信傳輸中的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大規(guī)模mimo 技術(shù)和全雙工技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)分析介紹。

關(guān)鍵詞 5G移動(dòng)通信；發(fā)展趨勢；核心技術(shù)

5G通信傳輸，又被稱為第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)，它具有低功耗和高頻譜利用等等優(yōu)點(diǎn)，相比于4G技術(shù)來說，它在利用資源、用戶體驗(yàn)、傳輸速度和無線的覆蓋率等許多方面都有明顯的進(jìn)步。

1 通信傳輸發(fā)展趨勢

現(xiàn)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)正在蓬勃發(fā)展中，而這也有效的驅(qū)動(dòng)了5G通信傳輸。對(duì)于未來的各個(gè)新興行業(yè)來說，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)都可作為基礎(chǔ)性服務(wù)平臺(tái)，固網(wǎng)業(yè)務(wù)正源源不斷的通過無線被傳遞給用戶。而若要進(jìn)行云計(jì)算或者對(duì)后臺(tái)服務(wù)產(chǎn)生更多的應(yīng)用，則對(duì)5G通信傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)容量以及傳輸?shù)馁|(zhì)量有著更加嚴(yán)格的要求。

5G通信傳輸，它希望通過與別的無線通信更加緊湊的連接和交互，從而促進(jìn)它們的蓬勃發(fā)展，并為之產(chǎn)生強(qiáng)大的發(fā)展動(dòng)力。據(jù)估計(jì)，在當(dāng)前業(yè)界，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（包括5G通信傳輸）的業(yè)務(wù)能力將在以下三個(gè)維度中得到同時(shí)提升：首先，在4G的基礎(chǔ)上，通過引進(jìn)全新的無限傳導(dǎo)技術(shù)，將其資源利用率提升十倍或者以上；第二，通過更深層次的智能能力以及全新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的吞吐率提升大約25倍；最后，在開發(fā)新型頻率資源（比如可見光、毫米波和高頻段等等）的過程中，其頻率資源將會(huì)被擴(kuò)展大約四倍[1]。

2 5G通信傳輸具有如下特點(diǎn)：

（1）5G通信傳輸將會(huì)著重推動(dòng)技術(shù)的變革，與此同時(shí)也會(huì)更加重視傳輸延時(shí)、用戶體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)吞吐速率和對(duì)于新興的移動(dòng)業(yè)務(wù)的支撐，而這些都將作為關(guān)鍵性指標(biāo)用來衡量5G通信傳輸?shù)男阅堋?/p>

（2）不同于以往的移動(dòng)系統(tǒng)觀念，5G通信傳輸系統(tǒng)的研究不僅以一些經(jīng)典技術(shù)為可信，并以多用戶、多小區(qū)寫作組網(wǎng)、多點(diǎn)，多天線為重點(diǎn)進(jìn)行突破，全力追求系統(tǒng)性能的提升。

（3）在5G通信傳輸?shù)膽?yīng)用中，室內(nèi)的移動(dòng)業(yè)務(wù)已經(jīng)占領(lǐng)了半壁江山。為了優(yōu)化系統(tǒng)，5G室內(nèi)無線業(yè)務(wù)的發(fā)展將會(huì)摒棄原先的理念，開發(fā)新理念，做出一定程度的創(chuàng)新。

（4）在更大程度和裕度上將高頻段的頻譜資源投放在5G通信傳輸系統(tǒng)運(yùn)行中。不過高頻段無線電波的穿透性仍然會(huì)對(duì)其產(chǎn)生制約，因此將有線無線相融合、光載無線組網(wǎng)技術(shù)將能更普遍的被運(yùn)用。

（5）將來的一個(gè)重點(diǎn)研究對(duì)象就算可“軟”配置的5G無線網(wǎng)絡(luò)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制業(yè)務(wù)流量的變化情況，運(yùn)營商可以隨時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源做出調(diào)整，從而能夠降低對(duì)能源的消耗和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營上的開銷[2]。

3 5G無線通信通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

雖然說超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在5G通信傳輸中擁有很大發(fā)展空間和進(jìn)步的余地，但是仍然有些缺點(diǎn)，主要可以體現(xiàn)為：一，各個(gè)節(jié)點(diǎn)排列得相對(duì)緊密，因此它們之間的距離就非常的有限，這樣使得系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)以下問題：由于同種類別的無線接入所造成的同頻干擾，以及不同種類別的無線接入所造成的分層干擾。而為了解決上述問題，將需要對(duì)5G通信傳輸進(jìn)行更深入的探究。二，大量系統(tǒng)內(nèi)部存在的用戶所部署的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致了干擾圖樣和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。綜上所述，我們要強(qiáng)化相關(guān)方面的技術(shù)研究來應(yīng)對(duì)這些出現(xiàn)的問題。

3.2 大規(guī)模mimo技術(shù)

（1）技術(shù)分析。大規(guī)模mimo技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述：①大規(guī)模mimo允許很多個(gè)用戶在基站平臺(tái)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)同以頻率資源的通信，因?yàn)樗哂懈鼜?qiáng)的分辨率，并且可以深入的挖掘空間維度資源，從而可以在基站的數(shù)量較小的情況下實(shí)現(xiàn)高頻譜的信息傳輸。②由于大規(guī)模mimo具有集中波束的功能，因此它在抗干擾方面的表現(xiàn)極為突出。③大規(guī)模mimo可以很大程度上提高發(fā)射的效率、降低發(fā)射的功率。

（2）我國的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。對(duì)于大規(guī)模mimo 技術(shù)，我國國內(nèi)主要研究的是其信道容量、傳輸技術(shù)還有信道模等方面的問題，相對(duì)來說，在實(shí)測模型和理論模型方面的研究寥寥無幾。至今還沒有出現(xiàn)被大眾所承認(rèn)的信道模型。通常采用ttd系統(tǒng)來進(jìn)行傳輸，而由于基站的數(shù)量多于用戶數(shù)量，用戶數(shù)和導(dǎo)頻數(shù)以線性的方式進(jìn)行增長。除此之外，我們還采用異常復(fù)雜的運(yùn)算方法（比如矩陣運(yùn)算）來對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼和檢測。為了進(jìn)一步充分的發(fā)掘mimo技術(shù)的潛在優(yōu)勢，我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)信道模型進(jìn)行深入的分析，并且在無線傳輸方法、合理資源配置以及頻譜效率這些方面進(jìn)行更深入的研究。

3.3 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)是一種新型的通信技術(shù)，它能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行同時(shí)刻、同頻率傳輸。在信息傳遞的過程中，對(duì)于傳輸終端和接收終端，無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的都存在著某種固有的信號(hào)自干擾。在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，是無法實(shí)現(xiàn)雙向傳輸和同時(shí)傳輸共同進(jìn)行的。而通過實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)亩囝l率化，全雙工計(jì)劃可以大幅度的提升頻率的利用率，進(jìn)而在一定程度上改善現(xiàn)有通信系統(tǒng)中的技術(shù)現(xiàn)狀。因此，全雙工計(jì)劃是當(dāng)前無線技術(shù)中研究的重點(diǎn)。在5G通信傳輸中，全雙工計(jì)劃可以對(duì)無線頻譜資源進(jìn)行充分的利用和發(fā)掘。在5G通信傳輸發(fā)展的過程中也遇到了一些比較難以解決的瓶頸問題，比如說，發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的兩個(gè)終端之間始終有大幅度的頻率差別，因此而產(chǎn)生的自干擾現(xiàn)場非常眼中，在對(duì)于5G通信傳輸?shù)倪M(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了莫大的阻撓。所以，通過互相抵消的方法，把全雙工技術(shù)有效的應(yīng)用在5G通信傳輸系統(tǒng)中，就能使得信號(hào)自干擾的問題得到合理解決。通過消除模擬端之間的相互干擾或是將干擾信號(hào)的數(shù)字端部分消除，并在此基礎(chǔ)上把它們合理的結(jié)合起來，則能夠有效解決或者緩解所謂的自干擾。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)存的無線網(wǎng)絡(luò)和無線接入技術(shù)的基礎(chǔ)上加以開發(fā)和研究，便建立了全新的5G通信傳輸系統(tǒng)，而若是將之進(jìn)一步發(fā)展，則能夠極大程度上對(duì)移動(dòng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域以及范圍進(jìn)行拓展。

參考文獻(xiàn)

[1] 石炯.5G移動(dòng)通信及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展研究[J].石家莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，17（06）：13-15.

[2] 尤肖虎，潘志文，高西奇，等.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國科學(xué)：信息科學(xué)，2014，44（5）：551-563.