浅析5G移动通信网络关键技术

浅析5G移动通信网络关键技术

梁辰

中国联合网络通信有限公司天津市分公司机动通信局天津300252

摘要：近几年来，随着科学技术的发展，移动网络通信技术也在不断进步。以每十年为一个周期，2G、3G、4G技术在不断更新换代，虽然相较于移动通信技术最初发展时，现在的数据传输效率已经获得了极大提高，但是在信息爆炸的当下，这样的传输速率仍然不能满足信息传递的需要，因此，5G技术的研究势在必行。5G技术的研究受到了国家极大的重视，早在2016年，我国就展开了5G关键技术的研究。在当前的世界范围内，5G技术也没有一个准确的技术标准，所以我国也就这方面内容展开了积极的探索。

关键词：5G；移动通信网络；关键技术

引言

移动通信网络技术发展至今，2G、3G和4G，每一代都有一个十年的发展周期。尽管移动通信技术经过了30年的发展与更新，比起第一代移动通信系统，其数据传输速率已经大大提高，可是目前在这个数据传输大爆炸的21世纪，移动通信服务仍然面临着巨大挑战。因此，研究有关于5G移动通信的关键技术已是目前的发展趋势，而5G也将在不久的将来代替3G、4G变成新一代的移动通信技术。

15G概述

5G是第五代网络通信技术的代称，它的诞生主要是为了满足于二零二零年以后的人们日常通讯需求。现如今移动互联网飞速发展，人们对于网络质量和速度的要求愈发提高。在这一背景下，5G产品所具备的低消耗、低成本、安全性高等特点必定会成为日后市场的主宰，它的数据传输速度会比现在的主流速度提升十到一百倍，峰值传输速率甚至能达到达到10Gbit/s，同时端到端时延缩小到ms级，流量密度提升一千倍，让连接设备的密度增加十到一百倍，与此同时，频谱效率上升五至十倍，在速度保证在500km/h的条件下也能最大限度的提供最好的用户体验。

25G移动通信网络的关键技术

2.1毫米波通信技术

毫米波理论主要有两部分，分别是向高频延伸的微波和向低频发展的光波。目前世界范围内使用的通信波频段资源非常紧缺，但是毫米波频段的资源是非常丰富的，同时还没有投入使用，因此5G移动通信的第三个核心技术就是毫米波通信技术。5G移动通信将研究的主要波段集中在9.9~86GHz之间，以LTE技术为基础进行关于网络覆盖面的研究。当前基站的天线规模呈逐渐上升的趋势，所以为了能在有限的空间内放置尽量多的天线，就要求用于通信的波长维持在一个稳定的区间，不能太长。目前我国在通信波长的研究方面取得了一些成就，在28GHz毫米波频段上，已经成功使网络传输速率达到了100bps，这个速率可以极大地提高用户的网速，提高其使用体验。由此可见，5G移动通信应用毫米波通信技术可以在未来互联网、低时延性的虚拟现实等的研究方面作出贡献。

2.2超密集异构网络技术

5G移动通信系统的运用能够对传输技术实现优化，促使新型的通信系统能够借助于无线技术来被更好地接入与运用。无线网络的未来发展趋势可见其会有着更多的无线节点产生，使得当前的网络覆盖范围得以被扩大。让使用者与站点数之间的比例得以达到1：1，继而实现了对当前服务质量的提升。在对网络环境进行部署的时候，需要考虑到终端设备与节点之间的距离变化，以此来对网络功率和频谱功率进行大幅度提升，同时，也就能够完成对网络环境大范围覆盖。扩展了系统容量，并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。随着半导体工艺的发展，在用户终端设备或者网络设备中配置大容量的存储器越来越容易。通过大数据分析，可以获得网络中的内容流行度、用户行为特征、用户影响力和用户的社交关系等信息。据此，可以利用内容提前推送和预缓存来提高超密异构网络的能量效率。所以5G移动通信中，尽管用户级缓存可能会冒着耗费更多能量的风险，但是一旦缓存的内容的确被用户访问，其能量效率将更高。

2.3全双工技术

所谓全双工，是指可以在同一个频率同一个时间上进行双向的发射传输技术。利用该技术，可以较好的实现在同一个物理信道上进行双方之间的数据通信。传统的通信技术主要是单向传输，这种传输的缺点在于浪费通信资源，而利用全双工技术，则可以显著的提高资源的利用效率。但是需要指出的是，这项技术也存在着一定的挑战，这是由于在同一个时间上进行双向的数据传输，而且传输的数据量通常都很大，那么会使接收到的信号与真实发射的信号存在着一定的差异，从而导致在实际的通信中可能会出现一定的干扰。

2.4MIMO技术

此项技术是5G技术中最重要的技术，能够提升信息传送的速度，此项技术也被称为大型天线系统，以4G作为发展基础将天线数量增加到上百根，保证多个用户在同一地区实现通信功能，额外的天线能够整合出一个空间存储信号能量，能够有效利用能源。此项技术所使用的部件价格低廉而且能耗少，使用户能够广泛使用，将传统研究中遗留的问题解决并提出了新的发展方向，但是此项技术也存在一些问题，例如如何将大量的低成本部件结合在一起，在终端如何加入新的资源等等。目前国产手机华为、中兴等已经开始研制此技术，研究过程比较顺利，预计未来两年之内将会实现使用。

2.5D2D技术

此项技术主要实现设备之间的通信，提升用户的体验满意度以及使用质量，解决蜂窝网络中数据传输中流量浪费的情况，很多研究者不断研究此项技术，目的是解决在基站范围之外还能连接到蜂窝数据，此项技术在应用过程中能够将用户之间的距离变得更远但是不影响通信，提升设备之间通信的速度，同时耗电量小，目前此技术所展现的形式主要是广播、单播等，所以在调度过程中操作性复杂，难度比较大。对比蓝牙功能，此技术的通信距离比较长而且稳定，蓝牙需要用户手动设置密钥，所使用的频段是非授权的，安全性不高，质量不稳定，所以面对当前使用环境，此项技术的应用将会在市场上占据重要地位，实现大规模的移动网络通信服务。

2.6新型多天线技术与高频段技术

新型多天线技术能够在提升空间分辨率的基础上，保障大量用户在同一个时间段内开展通信。在当前基站密度保持一定的前提条件下，大幅度降低发生频率所产生的干扰，使得5G移动通信能够借助于新型多天线技术得到更为广泛地运用。

另外，高频段的运用于密集网络技术的选择。无线移动通信系统中，保持在3GHz以下的频段能够很好地保障移动性与覆盖范围，同时这一区间的频谱资源更为紧张，也就造成了频谱资源更为稀缺的现象。为此，在运用3GHz以上频谱资源的时候，需要认识这是未来通信行业的发展趋势所在。这是因为高频段的可用宽带使用频率更大，且小型化的无线网络普及度也在被逐步提升。另外，与4G数据流量进行对比，可以发现5G的数据流量将会更快，后者是前者的1000倍，它具有智能化、综合化、多元化的特征。从技术层面来看，首先，需要对当前的天线网络进行基站设置，以此来拓展室外空间；其次，为了更好地运用数据网络，需要对密集网络进行稠密布置。在室内和特别地区，将是5G网络数据业务的主要分布区，同时密集网络的信噪比增益要高于大规模天线的信噪比增益，密集网络将是提高数据流量的关键技术。密集网络具有诸多优势，如改善网络覆盖，提升系统容量，更具灵活性和使用效益，更加密集的网络方案将在未来被广泛应用。

结语

4G已经基本普及，5G时代中所需要的关键技术也已经得到研究，我国的通信技术在不断发展，虽然5G时代并未真正来临，但是所带来的影响不能被忽视，我国研究者关于5G时代做出了很多畅想并且有信心推动其发展，推动信息时代的变化。

参考文献

[1]彭依仪.论5G移动通信发展趋势及关键技术[J].信息通信,2016(12):257-258.

[2]刘谷昱.试论5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].数字通信世界,2016(4)：102-102.