5G移動通信網絡關鍵技術的相關研究

譚蒙

【摘 要】5G移動通信，是目前人們廣泛使用的4G移動通信基礎上的進一步延伸。目前，5G的應用場景，主要劃分為物聯網以及互聯網領域，對于5G移動通信的關鍵技術進行研究，能夠更好地滿足人們的多元化需求，適應我國未來移動通信系統的時代發展，這特別是對于工業互聯網、物聯網等多種領域來說，有著很大的促進作用。基于此，本文對5G移動通信網絡的關鍵技術進行了一定的分析，供有關人士參閱。

【關鍵詞】5G移動通信;關鍵技術;通信網絡

一、引言

最近20多年，移動通信技術的發展經歷了2G、3G和4G時代，伴隨著電子信息技術的快速發展，移動通訊技術也在不斷地進行的更新，此時，第五代信息技術時代也即將到來，在未來，5G移動通訊網絡技術將會應用到社會的各個領域，大大地方便和提高人們的生活水平。近年來，移動通信網絡發展得十分迅速，在各個行業領域上，都給人們帶來了便捷的服務，在不斷地在改變著人們的生活方式，目前人們已經離不了網絡。目前，我們所使用的主流移動通信技術是第四代通信技術LTE網絡，而隨著4G通信技術的廣泛應用，傳統語音通信將會逐漸地被高清語音Volte所取代。5G移動通信，已經成為了當下各個國家研究的重點熱點，掌握5G移動通信的關鍵技術，對提升我國的綜合國力有著十分重要的現實意義。

二、5G移動通訊網絡及特點

（一）5G移動通訊網絡概述

5G移動通訊網絡，是在全球移動通信領域的一個熱點研究課題，但是就目前來說，其還沒有一個統一的定義。總的來說，5G移動通訊網絡是對4G移動通訊技術的升級版，是對4G進行了完善與擴展，相比于4G移動通信技術，5G移動通信的速度更快、時延更低、連接數更多，而且，在資源的利用率上，也會得到“質”的飛躍。而且，5G移動通訊網絡技術，還會不斷地加入一些更高科技的專利技術，從而能夠更好地提高通訊的質量，更好地服務于人類。預計5G移動通訊網絡技術將在2020年大規模投入使用，這將會是移動通信發展史上一次重大突破。

（二）5G移動通訊網絡的特點

5G移動通信網絡，這不單止是對技術的革新，也要提高用戶的使用體會，以及網絡的吞吐率，進一步提高通信的發展速度，從而得到人們對于通信技術的認可，加強使用。相比于4G、3G移動通信技術，5G通信技術其更關注的是“點對點”的信息數據傳送技術，它能夠改變成為多點通信、多用戶聯合通信以及多小區組網聯合通信。

相比于前幾代移動通信技術，5G移動通信更關注于人-物的連接。在LTE網絡時代，80%的流量發生在室內，是因為LTE的主要用戶群體是人，人們視頻、直播、網上購物的需求增加，使得近兩年迎來了直播等行業的大爆發，這是之前所有人都沒有預料得到的。但在5G時代，科學家們已經將重點關注到人-物以及物-物的連接，因為5G網絡具有的超高傳輸速度、超低時延和海量的連接數特點，第一次將電信級的服務真正地運用到工業級的生產和運行中，工業4.0、無人駕駛、AI視頻結構化分析等功能都是目前主流的研究方向。簡單一句“5G比4G下載快”，遠不能形容5G將給未來生活的改變。另外，在5G移動通信網絡中，相關通信單位的成本會大幅度降低，減少費用的投入，也使技術更加合理化，提高資源的使用率，而且還能夠按照網絡的使用情況，來對網絡資源進行分配，從而能夠大大地提升用戶的體驗感。

三、5G移動通信網絡的關鍵技術

（一）無線傳輸技術

首先是大規模MIMO技術，其主要功能表現在空間分辨率上，和現有的技術來相比，其能夠大大加強信號傳播的速率和有效性，能夠進一步地挖掘網絡空間，而且能夠有效把握好其維度，從而可以保證更多的用戶，在同一時間內都可以進行自由通信，而且還不需要增加基站密度，就能夠實現頻譜效率的提高。同時，使用大規模的MIMO技術，還能夠將波束集中在很窄的區域內，這樣便能夠大大地降低網絡所受到的干擾，從而有效地提高功率。但是，就目前而言，我們在對MIMO技術的研究過程中，也發現了一些弊端，因為該技術的傳輸方案，采用的是TDD系統，而在這些系統中，所使用的基本上都是單天線。這樣，便使得其數量會遠遠小于基站的天線的數量，導致導頻數量會隨著用戶的增加而增加，因此還需要深入地研究。其次，是基于濾波器組的多載波技術，在5G移動通信信息系統中，基于濾波器組的多載波技術也是非常重要的，其能夠很好地解決很多問題。就目前而言，雖然通信系統所使用的OFDM技術，其有著抗多徑衰落、提高頻譜效率等優勢，但是，其對于無線傳輸系統的大范圍帶寬中的一些空白頻譜，依然缺乏一定的應用能力。而FBMC技術，若應用該技術作為5G移動通信系統多載波方案的選擇，那么會吸引更多的人研究FBMC技術中，因此多載波性能主要是取決于原型濾波器的設計，以及調制濾波器的設計。為了更好地滿足特定的頻率響應特性的要求，那么則要求原型濾波器的長度，要遠遠大于子信道的數量，這樣的實現難度是非常大的，而且操作的復雜性也比較高，硬件難以實現。因此，5G移動通信發展符合要求的濾波器組的快速實現算法是FBMC技術重要的研究內容。

（二）無線網絡技術

無線網絡技術主要自組織網絡技術以及超密集異構網絡技術。首先，自組織網絡技術，主要指的是，在傳統的系統中，其的運行維護工作、網絡部署工作都是需要人力去完成，所以在推廣5G移動通信的時，會需要到更多的人力。根據有關統計，運行商在對通信系統的維護工作，會消耗大約為70%的成本，這是十分浪費的。而且，隨著近年來科技的不斷進步，在此背景下，人工方式已無法滿足人們對網絡維護工作效率的需求，而且其成本也十分高，這導致無法發揮5G移動通信的優勢。針對該問題，為了能夠有效地減少工作中所產生的人工失誤，可以引用一些比較先進的技術，比如自組織網絡技術。特別在5G移動通信系統的應用，由于其系統、技術都比較復雜性，導致在管理上難度比較大，這時候，自組織網絡技術的優勢便顯示出來了。在5G移動通信網絡中，存在著很多異構的網絡，這在一定程度上，增加了網絡節點的復雜性，而若以自組織網絡技術為基礎，便能夠大大地提高5G移動通信系統的自配效率、優化程度等。比如，對于受低功率節點對鄰區關系的影響，其自身的結構會變得更加復雜，而將自組織網絡技術應用在其中，那么便可以將超密集的網絡情景、隨機部署為切入點，極大地提高5G移動通信網絡系統的自配效率，防止對鄰區關系造成不良的影響。同時，工作人員通過采用雙連接模式，還可以有效地的減少切換目標小區的頻率，大大地提高網絡管理的效果。

四、結束語

綜上所述，在目前我國積極推動移動通信技術快速的發展的大背景下，5G移動通信網絡技術的應用勢必是未來一段時間內移動通信技術的主流選擇。而我們在極力發展5G技術的同時，我們也要吸收以往2G技術、3G技術以及4G技術的發展經驗，在這些基礎上不斷完善和提升，得到“質”的進步，而掌握好5G移動通信網絡技術中的關鍵技術，進行多個角度分析和深入的探索有著重要的意義，能夠進一步推進5G技術研究的腳步。

參考文獻：

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（作者單位：上海諾基亞貝爾股份有限公司）