5G移动通信发展趋势与相关关键技术的探讨

摘要： 随着世界各国对移动通信技术发展的极大重视，在短短几年时间内，移动通信就从以往的2G/3G发展到现阶段的4G技术，在实际应用、用户体验等方面有了显著地提升。然而，随着通信技术的发展，人们已经不能满足4G移动通信所带来的体验，相关的工作者正在研发一种更高端的通信技术——5G移动通信技术。该通信技术在未来的十年后将成为新一代的移动通信系统，因此本文详细描述了5G移动通信的若干关键技术，并对未来的发展趋势进行了分析。

Abstract： With the development of mobile communication technology in the world， within a few years， mobile communication has developed from 2G/3G to 4G technology， which has made significant achievements in practical applications and user experience and other aspects. However， with the development of communication technology， people can no longer meet the needs of 4G mobile communication. Related workers are developing a more advanced communication technology， the 5G mobile communication technology， which will become a new generation of mobile communication systems in the next decade. In this paper， some key technologies of 5G mobile communication are described in detail， and the development trend in the future is analyzed.

關键词： 5G移动通信技术；无线传输技术；关键技术

Key words： 5G mobile communication technology；wireless transmission technology；key technology

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）08-0220-02

0 引言

我国自改革开放以来，科学技术突飞猛进，人们对网络科技的开发与研究成效卓著，互联网与信息技术的结合使人们的生活更加便捷，也极大地提高了通信技术水平，带动了各个产业及领域的空前发展。在通信需求快速暴涨的情况下，5G通信理念的提出为更多用户带来了福音，该技术理念不仅更充分地满足了用户需求，提升了数据传输速率，而且丰富了通信功能，能耗量得到有效控制，运行成本大幅度降低，为实现生活的智能化打下了良好的基础。

1 5G移动通信的概念及相关内容

5G移动通信，从本质上讲是4G移动通信在内涵和形式方面的进一步开发，目前网络科技领域对第五代移动通信模式的研究尚在进行中。从某网站的词条结果笔者看出，5G移动通信的最高理论数据传输速度可以实现10Gb/s，比4G移动通信的传输速度快数百倍。打一个比较形象的比喻，用5G移动通信网络可以瞬间下载完一部超清电影，如此之快的数据传输速度是4G网络不可匹及的。

研究5G移动通信技术意味着人类社会与信息技术的融合更加紧密。同样作为先进的移动通信技术，5G移动通信技术和传统移动通信技术有着本质的区别。首先，5G移动通信技术是围绕用户需求进行开发的，在功能设计上更加注重用户的体验，这项技术是为了在4G的基础上打造一个更加先进的通信网络帝国，其中不仅涉及智能手机的网络通信，还包括各种终端的无线网络通信技术。所以从形式上来讲，5G移动通信可以说是4G移动通信的升级版。

2 5G移动通信技术特点分析

第一，5G移动通信不仅是一场空前的技术革命，它更加注重用户体验以及通信网络实际吞吐率，力求在革新网络通信功能的前提下进一步提高移动通信系统的稳定性。第二，5G移动通信将基于4G移动通信体系架构进行功能、可靠性等方面的技术革新，以此实现突破。第三，5G移动通信技术不仅重视覆盖面的扩大，更加关注室内通信技术的发展，并且5G移动通信技术会让运营成本减少，然后按照网络流量真实的应用状态来合理调节、分配相应的网络资源，进而有效提升用户的体验水平。

3 5G移动通信发展趋势

5G移动通信技术由于移动互联网技术的发展而获得了足够的基础动力，当前时期研究该技术，必然离不开移动通信技术和无线通信技术，通过这两个技术能够满足5G移动通信技术的发展对传输质量和系统效率所提出的要求。在此过程中，将从三个方面对5G移动通信技术进行提升，首先，无线传输的效率，使得无线移动通信的频率段被拓宽到高频率；其次，通信系统的吞吐率和智能化水平，在构建的新体系下，这两方面的能力都会得到明显的提升。最后，无线通信频率资源，与4G移动通信技术相比，5G技术在利用资源的效率方面提升了将近十倍的水平。对于5G移动通信系统而言，其最主要的目的就是作为服务与移动互联网的基础性系统，给用户带来更好的体验，同时在一些虚拟和3D等技术方面的能力得到大大提升，带给用户更强的体验。通过大规模提升5G移动通信系统的业务，来提升其无线覆盖范围，进而使其在通信业务中的地位得到大幅改善。

4 5G技术中关键性技术分析

与现阶段所使用的移动通信技术相比，要想真正的改进和升级5G移动通信技术，必须要使用更为先进的技术。而5G移动通信的技术并不是单纯的在原有的基础上进行技术的完善，而是开发一个全新的技术领域，而且该技术本身也非常复杂，技术难度非常高。

4.1 密集网络技术

超密集网络主要是大幅度的增容系统的容量，并分流业务，以此来灵活部署网络，同时实现高效复用技术频率的提升。在5G移动通信技术下，人们目前正在使用的无线网络会更加的智能化和综合化，也会促进全面普及智能化的终端设备，在未来对数据资源进行使用时，主要的业务服务中心将变成室内，但是过于密集的网络部署，则会使得人们使用的网络会变得更加的复杂，各个网络之间会产生干扰，这种干扰也会大幅度的增长。因此，迫切需要能够对干扰进行消除的技术，进而实现在热点区域的发展。

4.2 新型传输技术

新型的传输技术即为多天线技术，该技术在很久之前就被业内人士提出，其原理就是对有源天线阵列进行引入，大幅增加了能够支持的天线数量，最高为128根，能够实现3D天线阵列，也被称为3D-MIMO技术，该技术能够有效降低各用户的干扰，并对无线信号的覆盖率进行完善。现阶段，很多研究人员对于这个技术进行全面的研究，在未来，5G通信技术很有可能能够支持更多的SDMA，进而达到节能的目标，同时提升了信号的覆盖能力。

4.3 高频段的传输技术

在现阶段的移动通信技术下，频谱资源非常拥挤，根本原因在于频段过多，并且大都集中在3GHz，但是高频段中，可以使用的资源非常丰富，对高频段中的资源进行开发不仅能够对使用资源的情况进行缓解，也可以将传输数据的速度进行提升。因此，该技术使发展5G移动技术的必然趋势，而这种技术也会受到气候环境以及距离等因素的影响，也弱化了信号的穿透能力。所以，在开发和研究技术时，还需要监测中心进一步研究系统的设计等，不断提升资源优化配置的效率。

4.4 网络架构的新型技术

随着5G移动通信技术的发展，在网络架构方面，极有可能采用集中化的处理，并且能够进行云计算。对于新型的网络架构技术，其构建思想就是充分利用低成本的光传输网络，在传播网络信号时，运用中心节点和天线进行传播，在更加广泛的领域中都能进行覆盖。并且在新型技术中，会设置接口协议，采用更加虚拟化的网络设备。通过对空闲资源的利益，防止重复建设现象的发生，在调度全频道时，会促进负载的均衡，不仅有助于系统的维护，也降低了运营成本。

4.5 直接通信技术

通过使用5G移动通信技术，能够在不同的设备之间进行直接的通信，进而有效降低能耗与时延，在此情况下也能更好的发挥频谱资源的作用，对于5G通信效率与质量的提升也有很大的帮助。在5G移动通信网络中，要想将数据流量提高到超过1000倍以上，必然要通过密集网络技术的形式来达到这一目标。要将5G移动网络的数据流量在室内与热点地区进行分布，促使用户性能不断提升，有助于网络覆盖率的提升，现阶段，智能终端设备的使用非常普遍，用户对于数据流量的要求也越来越高。因此，5G移动通信要实现预期的目标，必须要通过超密集网络技术来实现。通过应用密集网络技术，不仅可以提高系统的容量，也能够增加网络覆盖的范围，但同时也存在很多缺点，比如在较小的范围内，存在一定程度的干扰，对于网络能效的提升非常不利。由此可见，5G移动通信技术的发展需要依靠云计算平台，并在自动模式与智能配置之间进行切换，才能实现5G移动通信的自动智能组网。

4.6 Device to Device（D2D）技术

Device to Device（D2D）通信主要是在系统控制下，允许终端利用复用小区资源，直接进行通信的一种技术，对于蜂窝通信系统频谱效率的增加很有帮助，也有助于将终端发射的功率降低，对于频谱资源匮乏的问题也能够很好的进行解决。通过众多的终端设备，能够对覆盖进行改善，进而高效的利用频谱资源，对网络架构的支持也更加灵活，对于网络可靠性与链路的灵活性的提升也有很大帮助。现阶段，D2D采用的是广播和组播以及单播技术方案等，在以后还会对增强技术进行发展。

4.7 基于滤波器组的多载波技术

在5G系统中，多载波技术是以滤波器组为基础的，能够对频谱效率等方面的问题进行解决。在5G系统多载波方案中，FBMC技术是非常重要的实现方式。在该技术中，多载波性能主要取决于设计原型滤波器和调制滤波器的情况，为对频率响应的特性要求进行满足，需要原型滤波器的长度比子信道的数量大，实现起来的难度也非常复杂，对于实现硬件的效用非常不利。所以，在FNMC技术，要实现算法，必须要求滤波器组的快速实现。

4.8 全双工技术

該技术也就是同时同频的双向通信技术。对于无线通信系统而言，其网络侧与终端侧本身会受到自干扰的影响，这种影响主要来自发射与接收的信号。而由于技术水平的原因，对于双向通信要求二者的同时同频，目前还很难实现。就全双技术而言，从理论上来看，频谱的利用率被提升了将近一倍，可以灵活的进行使用。而伴随信号处理技术以及器件技术的迅速发展，在5G移动通信系统也将可以充分应用与挖掘同时同频的全双工技术。

4.9 自组织网络技术与高频段传播技术

自组织网络技术属于智能的自组织技术，非常自由化，可以自行完成网络服务任务，无需人工协助，非常简便，并且比较节约。虽然该技术能够实现自我优化与配置，但是当前时期网络信息比较错杂，要想同时实现自优化与自配置，还存在比较大的难度。而随着高频段传播技术的产生和广泛应用，传输频率得以大大提升，传输设备的大小也被缩短，并且降低了系统的运营成本，方便了人们的应用。

5 结束语

根据现阶段移动通信技术的发展情况来看，一些发展规律与趋势非常明显。虽然现阶段5G移动通信技术还处于发展的初期，也没有得到广泛的应用，但是在今后的几年中，对此的研究必然会更进一步，基本轮廓也必将形成。对于技术需求与关键功能的指标都会更加完整，整体通信水平也必然得到提升，在此背景下，该技术也能实现突破性的进展。

参考文献：

[1]张荣国.浅谈5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].电脑知识与技术，2017（22）.

[2]王佳，李卓，杨柳，李丹雪.5G移动通信发展趋势与关键技术的探讨[J].中国信息化，2017（08）.

[3]李业田.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].电子技术与软件工程，2017（21）.

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