5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術分析

王利國

摘 要：隨著科技的進一步發展，人們對于移動通信技術的要求更高，4G技術在某些方面還需要繼續地進行突破性研究，移動通信技術未來的發展方向將會是5G技術，其技術水平會比4G移動通信技術有很大的提高。本文在對5G移動通信做了簡單的概述，并且對總體的趨勢做了進一步的分析，通過對5G移動通信若干關鍵技術進行探析。

關鍵詞：5G;移動通信;發展趨勢;關鍵技術

一、5G移動通信概述

5G網絡，又被成為“第五代移動網絡”，它是在4G網絡的基礎之上發展起來的，而傳輸速度則是4G網絡的百倍之上。也就是說，幾秒鐘之內用戶就可以下載成功一部高分辨率的電影。5G技術的概念一經提出就受到全球各地的關注與重視，它以每秒1G左右的速度進行數據傳輸，會為廣大用戶提供更多的便利。據全球電信運營商估計，5G移動服務將會于2020年左右開始應用。5G移動網絡的性能更加優化，它的頻譜效率高，性能可靠，應用范圍進一步拓展，包括且不限于地鐵、高速公路、車聯網等等，能夠為不同的用戶提供高清視頻、虛擬顯示等業務體驗。

二、5G的業務需求

1. 滿足人們對虛擬現實的需求

在5G運行中，通過將聽覺、視覺等感覺的技術進行集合，從而能夠使模擬系統帶來3D感應，使人們在現實生活中能夠有一個全新的體驗，能夠加快實現虛擬和現實世界之間的交互體驗，使其從真正意義上的滿足對虛擬世界的需求。

2. 滿足用戶對高清視頻的需求

5G移動通信傳輸速度極快，基本上能夠達到千兆傳輸的速度，在這里傳輸數據能夠無限制的傳輸大量的數據，使得傳送高清視頻能有一個通暢的速度，移動用戶可以獲得高速的速率，從而保證隨時隨地能夠欣賞到高清視頻。

3. 滿足智慧城市的需求

智慧城市的建設，是在綜合云計算、物聯網等一系列的網絡平臺與現實世界之間的結合，是城市升級轉型的結果。智慧城市理念下各大城市紛紛投入建設，引起了一系列的建設熱潮，未來智慧城市將會成為業界的研究熱點。未來5G移動通信將會帶來一個全新的高質量、高速度的網絡服務，因此能夠在很大程度上促進智慧城市的創建。通過使用5G移動通信，可以使相關的智慧服務進行便捷地使用、支付，達到真正意義上的滿足智慧城市的需求。

4. 滿足物聯網的需求

在未來世界，物體通過一系列的感應裝置，通過網絡運行到相關的平臺，從而實現可靠、高速的處理，最終能夠實現智能化，將定位、跟蹤、管理相結合，從而以各種無線、高速的方式來處理物聯網信息，實現真正意義上的通信保障，以各種安全的方式投入到網絡中。

5. 滿足全新的用戶體驗

在5G移動通信中，已經基本上實現了以體驗為主的服務方式，而不再是運用之前的以技術為主導的服務理念。在5G移動通信中，將多種新型的無線接入技術和有線接入技術相結合，可以為用戶提供更加極致的體驗，從而在很大程度上實現用戶新體驗，加快用戶對移動通信的認可。

三、5G移動通信若干關鍵技術

為了更好地提高5G的運行傳輸速度，在5G系統的設計中將會進一步采取頻譜效率的技術，例如一些波形設計技術、多天線技術等等。在這些無線網絡方面，將會在此基礎上采用一些新興的網絡架構技術，對5G移動通信進行新一輪提高。

5G移動通信主要采用的是超高能的無線傳輸技術和高密度的無線網絡技術。

1. 無線傳輸技術

（1）大規模MIMO技術

MIMO技術所帶來的好處主要有：大規模MIMO的空間分辨率與現有的相比已經得到了很大程度的加強。在這種情況下，它能夠進一步地挖掘空間，對其維度進行把握，使得不同的用戶能夠在同一時間自由進行通信，從而能夠不需要增加基站密度就可以實現頻譜效率的提高。此外，在大規模的MIMO中可以將波束集中在很窄的區域內，從而能夠大幅度地降低干擾，同時也能夠提高功率。

目前，在對MIMO技術的研究中，仍舊發現了一些不足。例如，由于傳輸方案基本采用的是TDD系統，在這些系統中，所使用的基本上都是單天線，這就導致它的數量遠遠小于基站天線的數量，使得導頻數量會隨著用戶的增加而不斷增加。

（2）基于濾波器組的多載波技術

多載波技術在無線通信系統中有著非常廣泛的運用，它能夠有效提高頻譜效率，對一些多徑衰落現象進行對抗。但是我們能夠看到，OFDM技術也存在著一些不足之處。例如，由于各子載波具有相同的帶寬，因此在運行的過程中需要保持同步，各子載波必須保持正交現象，這在很大程度上嚴重影響到了使用的靈活性。為了更好地解決這一問題，因此采用了基于濾波器組的多載波技術。這一技術能夠廣泛用于雷達信號處理、信號處理等方面。基于濾波器組的多載波技術，它不再需要各載波之間進行正交，也不需要再進行插入循環前綴。它既能夠實現各載波之間的帶寬設置，同時也能夠保證其靈活控制，從而對一些細小的零件進行控制。

2. 無線網絡技術

（1）超密集異構網絡技術

在5G系統中，由于其擁有無線傳輸技術，因此其注定是多種無線接入形式的。在超密集異構網絡技術中，由于網絡密集程度較高，因此使得網絡節點離終端更近，從而能夠有效的促進頻頻效率以及功率的提高，并且在更大程度上提高了網絡系統的容量，在靈活性方面也得到了提高。雖然超密集異構網絡技術為5G移動通信提供了更加美好的前景，但是，由于節點之間出現距離減少的現象，導致系統中也在不斷的出現問題。因此，這就需要針對這一技術進行改進。在這一基礎上，可以通過利用有線回傳方式，這不僅能夠有效的節約資源，同樣也能夠有效的簡化程序，使得移動通信運行更好的發展。

（2）自組織網絡技術

為了和傳統的移動通信技術相區別，減少人力和物力資源的投入，因此在滿足客戶需求的同時，提出了在移動通信中運用自組織網絡技術的概念。這一概念中，是通過在網絡中引入自組織能力，其中包括了自我配置、自我優化等等，從而在更大程度上減少人工的干預。目前，自組織網絡已經明顯呈現出優勢。

5G是融合、協同多制式共存的異構網絡。隨著業務和時間等空間不斷地變化，因此有必要使得網絡部署要適應這些動態變化。為了保證移動過程的平滑性，我們必須采用雙連接的形式對目標進行優化選擇。

（3）內容分發網絡

內容分發網絡是為了有效地解決互聯網質量而提出的一種新的概念。傳統情況中，一般內容的發布都由提供商完成。隨著互聯網訪問的急劇增加，服務器很容易出現高負載的現象，使得網絡更加擁塞，網站響應的速度也越來越慢。在此情況下，采用緩存服務器，并且將這些服務器盡可能地分布到比較集中的區域中。根據網絡流量和節點之間的連接關系，用戶信息會導向距離最近的服務點上，這樣可以使得用戶就近選取內容，從而很好地解決網站響應速度慢這一情況。

3. 軟基站

作為一項重要的無線移動平臺，將5G軟基站融合于同一個硬件平臺中，使其適應各種不同的軟件需求，從而打破傳統的方式，對網絡進行重新架構，使其能夠更加靈活地進行通信，從而達到真正意義上的精簡管理，節約建網的成本，從而更好地服務于5G移動通信建設，在更大意義上實現管理提高。

結語

隨著時代的發展，5G技術將可能在2020年投入使用。它的出現，將會滿足廣大人民的需求，讓用戶更好地進行業務體驗。目前，5G移動通信還處于研究的初期階段，這需要有關部門對一些關鍵技術進行了解和掌握，并結合人們生活的實際需求，更好地進行研發。

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