5G移動通信發展及其相關關鍵技術

黃庭

摘要：在社會經濟和科學技術快速發展下，通訊技術逐漸發展起來。目前人們的生活越來越離不開移動通訊，這不僅進一步提升用戶的網絡體驗，而且還能滿足未來萬物互聯的需求，促進人們生活水平和經濟水平的增長，而且5G移動通訊的產生，成為人們最受關注的一項通信技術。因此，本文主要分析5G移動通訊及其發展，并探究其相關關鍵技術。

關鍵詞：5G移動通信;關鍵技術;發展

引言

近些年來，移動通訊技術的發展越來越快，5G移動通信的提出和產生，代表了通信時代進入了更高層級，國家也逐漸擴大5G移動通訊的覆蓋范圍，為人們提供更加快速、優質的通訊服務。

一、5G移動通信及其發展

5G移動通訊技術是在4G的基礎上發展而來，也就是第五代移動通信技術，和4G技術相對比，傳輸速率有了明顯的提升，是4G傳輸速率的10倍左右，理論上5G技術峰值網絡速率將達到10Gbps。無線技術和網絡技術的融合發展，在一定程度上促進了5G技術向著更高傳輸速率和更高利用率的方向發展。目前，5G移動通訊技術的研究成為全球范圍內的信息技術研究重點，也在一些國家開始建設使用，我國在北京、上海等地區開始使用。在5G技術發展中，一直存在著新型通訊和高頻段開發等方面的問題，而且目前城市化發展快速，居民區呈現密集狀態，移動設備增加，網絡容量和傳輸速率明顯降低，這些都在一定程度上推動5G技術的發展。

現階段，移動通訊滲入到人們生活的方方面面，用戶數量、連接設備數量、大數據等都在不斷增長中，各種移動通訊業務層出不窮。5G技術的出現，不管是在速率、規模、數據量、能耗、時延等方面都有著明顯的改善，能夠滿足物聯網的特殊應用需求，在自動化、交通運輸等領域發揮巨大作用，也加快了物聯網的普及和使用，比如車聯網、智能家居、智慧醫療、環境監測、智慧交通等等，實現智能交互。5G技術具有較短的延時，在各個平臺開展應用時，能實現超高速數據傳輸、低延時用戶感知，在未來發展中將全新的、多方位的用戶體驗呈現在人們眼前，為人們的生活和生產活動提供更多的幫助。

二、5G移動通信技術中的關鍵技術

5G技術作為下一代的蜂窩網絡，利用5GNR（New Radio）統一空中接口，支持各種設備類型、服務和部署，充分利用各種頻段和頻譜。在5G技術中，實現5G NR的搭建需要利用三種關鍵技術，分別為基于OFDM優化的波形和多址接入、靈活的框架設計、先進的新型無線技術。

（一）基于OFDM優化的波形和多址接入技術

在5G NR設計過程中，利用OFDM優化的波形和多址接入技術作為基礎技術。OFDM技術是目前4G技術和無線技術應用較為廣泛技術，能夠實現貸款的擴展，具有較高的頻譜效率和較低的數據復雜性，能夠更好的滿足5G技術的要求。OFDM技術具有以下優勢：①雜度低：能兼容使用具有低復雜度的信號接收器，比如移動設備等。②頻譜效率高：充分利用MIMO，保證數據傳輸的效率。③低能耗：利用單載波波形，實現具有高能效的上行鏈路傳輸。④提升頻率局域化：能夠通過加窗和濾波，提升頻率局域化，盡可能減少信號的干擾。

在使用OFDM技術滿足5G技術要求時，可以通過OFDM子載波之間的存在的15kHz間隔，實現參數配置的擴展，能夸參數實現載波聚合，提升5G技術的連接性能。另外，OFDM技術還能實現波形后處理，利用視域加窗桌和頻域濾波等，提升頻率的局域化，在不同頻道內實現多路傳輸。

（二）靈活的框架設計技術

采用靈活的框架設計技術，能夠在一定程度上提升5G服務多路傳輸的效率。這種靈活性技術主要體現在頻域和時域內，保證能夠滿足不同的服務和應用場景。在該技術中，可以采用時間間隔擴展的方式，將時延降低一個數量級，能夠將時延降低到4G技術的1/8。同時，還5G NR還可以支持同一頻率下不同TTI實現多路傳輸，節省等待時間。另外，5G移動通信的另一關鍵技術——自包含集成子幀技術，能夠實現降低時延、向前兼容等5G技術的要求，將數據傳輸和確認放在同一個子幀中，能夠顯著降低時延。比如在一個TDD下行鏈路子幀中，從數據傳輸從網絡到設備都是從設備發回進行信號確認的過程都在同一個子幀中。而且通過5G NR獨立集成子幀，每個TTI都是采用模塊化處理形式，比如采用下載同意→數據下行→保護間隔→上行確認的流程。在5G發展中，新型服務可以在同一頻率內，實現同步或者非同步狀態部署。

（三）先進的新型無線技術

（1）大規模MIMO技術

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技術，是目前無線通信領域中一項重大創新項目，該技術主要是多輸入、多輸出技術。第一，利用多根天線，發射出或者接收更多的信號空間流，大大提升信道容量。第二，通過智能波束成形，將射頻的能量集中在同一個方向，這樣能夠大大提升信號的覆蓋范圍。第三，通過降低信號發射的功率，保證天線基站的功率效率。在使用大規模MIMO技術時，更多的天線使用也代表來了占用更多的空間，要想在有限空間中保證信道容量和覆蓋范圍，智能采用基站端疊加MIMO的方式。從現階段理論研究上分析，5G技術可以在基站端使用256根天線，采用二維排布方式，形成3D波束，提升信道的容量和覆蓋面積。

（2）頻段共享技術

采用共享頻譜和非授權頻譜，能夠將5G技術擴展到多個維度，進而實現更大容量、更高頻譜等部署場景中。這不僅是一些具有授權頻譜的移動運營商更加受益，也使得一些沒有授權頻譜的廠商迎來給予，比如物聯網企業、有效運營商等等，能夠通過前向兼容、靈活的使用心得頻譜共享技術。

總結

總之，5G移動通信技術不僅僅是技術的升級，更是一種新型的網絡，支持大規模、高度率和低復雜性的終端，能夠帶給用戶更良好的體驗，提升數據傳播的速度，顯著降低時延，不僅改變人們的生活，更重要是的實現產業的改變。

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