简论5G移动通信发展趋势与若干关键技术

简论5G移动通信发展趋势与若干关键技术

苏耀彬

中时讯通信建设有限公司510040

摘要：笔者主要从5G移动通信发展趋势、5G移动通信若干关键技术等几方面探讨了本文主题，旨在与同行共同学习。

关键词：5G移动通信；发展趋势；关键技术

我国信息以及网络技术在高速发展，相应地，移动通信网络的数据流量也在迅速增长。当前较为普及的是4G移动通信技术，但是5G移动通信技术也已经进入到研究开发的阶段，并逐渐地应用到通信过程中。与4G技术相比，5G移动通信技术能有效地提升数据传播速度，扩大网络的覆盖范围，极大程度地满足了全球智能终端普及的要求。因此，对5G移动通信的发展趋势以及关键技术进行分析具有重要的意义。

一、5G的基本概念

第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，网速可达5M/S-6M/S。

根据我国移动通信的发展趋势，必须要全面满足发展需求。预计在2020年，5G移动通信网络将成为我国主要的通信系统。当前4G移动通信网络被广泛应用，与其相比，5G移动通信网络在资源利用、传输速度等各个方面的优势都非常明显，并且在网络覆盖的性能以及用户体验上也都比4G网络有很大程度的提高。特别是在与无线移动技术融合在一起以后，5G移动通信的发展将变得更加向智能化和全面化。5G移动通信的特点多元化，主要包涵设计理念新颖、运营成本低、通信性能高等方面。因此，5G移动通信技术得到不断发展后，网络传输将会实现快速化，未来的网络应用也将会得到强大的技术支持，使我国的网络技术发展提升到一个新的层次。

5G移动通信系统作为新一代的移动通信系统，其研发主要是为了完美满足从2020年开始的新型移动通信系统的发展与需求。

二、5G移动通信发展趋势

目前，对于5G移动通信已经成为通信领域里的重点研究对象。在2013年，mobileandwirelesscommunicationsenablersforthe2020informationsociety（简称METIS）项目正式启动，我国作为参与方也因此成立了5G技术论坛推进组。同时，5G技术也进入我国“863”计划，成为我国通信领域的重要研发课题。目前，各国对于5G移动通信技术的各项技术指标正在进行重要的研究与讨论，计划于2015年的世界无线电大会中可以得出结论并于2016年开始确立5G移动通信技术的相关技术标准。

5G移动通信系统主要发展目标在于成为移动互联网的基础性服务系统，以满足移动互联网的快速发展。根据目前的研究现状，5G移动通信技术主要对于未来无线移动网络的提升主要在于三个方面：

1.提高其资源利用率（相比4G移动通信系统，资源利用率可提升10倍左右）。

2.提高其系统吞吐率（5G移动通信通过对于新体系的构建和智能化能力的提升促进了整个系统的吞吐率）。

3.扩宽频率资源（扩宽无线移动通信的频率段至高频段）。

而相比与之前2G、3G和4G移动通信技术，5G移动通信技术的特点主要表现为以下几点：

1.比传统的以点到点物理层传输与信道编译码为核心技术的传统移动通信系统理念，5G移动通信系统将点对点理念升级到多点、多用户协作组。在改变体系构架的基础上提升其系统的性能。

2.5G移动通信技术在用户体验上进行了革新，提升系统对于虚拟现实、3D、交互式游戏的支撑能力，可以给用户带来更强的体验，同时，在延续通信系统升级的趋势下，提升网络平均吞吐速率、传输速率。

3.相比传统的以“大范围覆盖为主、兼顾室内”的通信系统，5G移动通信系统将主要的应用放在室内移动通信业务上，通过对室内业务支撑能力的提升和室内无线覆盖范围的扩宽，提升室内移动通信业务在通信业务中的地位。

三、5G移动通信若干关键技术

1.无线传输技术

（1）大规模MIMO技术

在原来的技术条件下，MIMO技术受到限制，导致空间分辨率低，并且会有不同程度的干扰，信息的传输不能确保准确正常，这也是之前以及现在移动通信技术存在的一个缺陷，目前正在研究的5G移动通信技术就利用了大规模的MIMO技术，有效的改进了这一不足。大规模的MIMO技术是基于大量的基站以及基站配备着大量的传输天线，可以保证在同时在同一个频率波段上传输大量的信息，保证为多用户的更好服务。而且这种大规模MIMO技术可以是集中式的，就是很多天线可以集中在一个基站上，也可以分布在不同的节点上。目前，我国的MIMO技术是走在整个世界研究范围的前列的。

MIMO技术强大的空间分辨率功能，可以保证多用户、同时利用一个基站进行通讯，可以大幅度提高频谱效率；而且，波束很集中，在一定程度上降低了干扰；如果有足够数量的天线排列，可以最大限度的降低噪音，保证传输效果和效率。

（2）基于滤波器组的多载波技术

5G移动通信系统具有很高的数据速率，其可以达到1GHz的带宽。目前通信系统所使用的OFDM技术虽然在对抗多径衰落、频谱效率方面有一定的优势，但其对于无线传输系统大范围带宽中的一些空白频谱的缺乏应用能力。而基于滤波器组的多载波技术可以有效地解决这一问题。在基于滤波器组的多载波技术中，发送端和接收端对于多载波的调制分别利用合成滤波器组和分析滤波器组。在基于滤波器组的多载波技术特点在于：各个子载波不再固定正交和插入前缀，而且各个子载波之间的干扰也通过控制而大量减少；各个子载波可以进行单独的处理，避免了子载波同步的过程。因此，基于滤波器组的多载波技术是5G移动通信系统实现多载波方案的重要技术方法。

（3）全双工技术

全双工，顾名思义，就是双向的进行有关的发射传输。全双工通信技术指同时、同频进行双向通信的技术。这种技术是实现了在一个物理通道上，进行双向的传输，在一个节点上，既发射当前节点发射机发射的信号，同时又接受另外节点发射来的信号。传统的技术，只是单向的传输，最简单理论认为，这样的信号接收发射方式浪费了一半的资源；而全双工这样的技术，可以同时、双向的实现，毋庸置疑的提高的信号发射、传输和接收的效率。但是，目前，这一技术也面临着一定的挑战，由于是同时、双向发射传输，而且目前传输的信息量都很大，就容易出现接收的信号和发射的信号之间存在着频率的差异，由于存在这样的差异，在自身工作时，容易产生了很大的自干扰。

2.无线网络技术

（1）自组织网络技术

在传统的网络技术中，一些网络的维护、运营等问题，都是人工解决的，但是，随着网络负荷量的逐渐加重，出现的需要人工进行操作的情况就越来越多，需要消耗大量的人力，同时人工的成本也越来越多。为了降

低这样的人工成本，网络技术逐渐出现了自组织的技术，而不是完全依赖人工来完成。这种技术就是在网络中引入智能的自组织、自优化等功能，使得网络在运营的过程中，有很多问题是自己可以完成的，节省了大量的人力、财力。现有的自组织技术，可以实现一定程度上的网络的自优化、自配置，但是还是无法实现多网络交叉网络的同时优化、配置，在5G移动通信系统中应用的更前沿的自组织，可以实现多种无线技术的统一的自配置、自优化。这种技术在未来的5G网络系统中是很实际的关键技术。

（2）超密集异构网络技术

5G移动通信系统的正式使用不仅会诞生新型的无线传输技术，而且也会带来之前旧的无线传输技术的改善。因此，5G移动通信系统是多种无线接入方式并存的新型通信系统。这些无线接入方式同时存在、同时被利用，便组成了多层覆盖的多无线接入技术多层覆盖异构网络。而对于未来的无线网络,在宏站的覆盖区域内,各种无线传输技术的各类低功率节点的部署密度较现有站点的部署密度会有非常明显的提升（提升数量大约10倍）、站点之间的距离较现有站点的距离会明显的减小（站点距离可以缩短至10米甚至更短）、支持用户的范围明显增加（每平方公里内可以拥有25000个用户）,甚至可以达到每一个用户都可以对应拥有一个服务节点，形成超密集异构网络。

5G移动通信系统的超密集异构网络意味着网络节点离终端更近，因此其系统容量会进一步提高，同时保证较高的频谱效率。而无线回传方式超密集异构网络中的使用完美地解决了由于节点之间的距离被缩短所带来的一系列问题。

（3）高频段传输技术

传统的移动通信频率大约在3GHz以下，在这个时代下，网络的用户越来越多，信息量也在逐渐加大，对传输技术的要求也就是越来越高，低频率的通信已经无法满足这样的要求，就需要更高的传输频率，5G技术的高频段传输就逐渐解决了这样的矛盾，不仅频率在提高，传输设备的尺寸也变小了，更加方便了以后用户的应用，而且也减轻了系统运营成本。这样的高频传输技术是科技发展的必然需要。

结语：

在2G、3G以及4G移动通信技术已经取得突破性进步的今天，5G移动通信开始逐步走进人们的视线，其未来的发展趋势和自身的关键技术也成为人们关注的重要内容。相对于之前的2G、3G以及4G移动通信技术，5G移动通信技术在具有传输速率更快、资源利用率更高、无线覆盖率更广以及用户体验性更强等一系列优点。因此，对于5G移动通信的关键技术要进行充分的探索和讨论。

参考文献：

[1]黄文超.5G移动通信发展趋势与相关关键技术的探讨[J]电子测试，2017（5）

[2]何海珊.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]通讯世界，2017（4）

[3]刀学龙.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]中国新通信，2017（3）

[4]周威.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]中国新通信，2017（2）