導(dǎo)語：5G移動通信趨勢與關(guān)鍵技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、5g移動通信發(fā)展現(xiàn)狀

5G移動通信即第五代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的簡稱，從2G到3G、從3G到4G，移動通信技術(shù)的每一次升級換代，都會在通信技術(shù)能力方面取得飛躍式的突破。5G移動通信技術(shù)作為4G技術(shù)的延伸，目前已進(jìn)入關(guān)鍵技術(shù)試驗階段，距離大范圍投入使用已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。關(guān)于5G移動通信技術(shù)的早期研究，可以追溯到華為企業(yè)2009年時提出的概念，在后續(xù)幾年時間里，華為向世界展示了5G基站原型機(jī)，并于2013年11月宣布預(yù)投資6億美元進(jìn)行5G技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)，預(yù)言在2020年時用戶可以享受到高達(dá)20Gbps速率的5G移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨時時間的臨近，5G移動通信技術(shù)也即將成為現(xiàn)實。韓國的三星電子有限公司、日本的電信營運商NTTDoCoMo等，也走在了5G移動通信技術(shù)研究的前列。從國際上的5G移動通信技術(shù)的研究情況來看，諾基亞與BellCanada合作研發(fā)的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在測試時數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到加拿大現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的6倍，韓國三星公司研發(fā)的5G通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率預(yù)計能夠達(dá)到韓國現(xiàn)有4G技術(shù)的100倍以上。英國研發(fā)的5G網(wǎng)絡(luò)每秒數(shù)據(jù)傳輸速率125GB，是現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的6.5萬倍。目前各國都處于試驗研究階段，多國已經(jīng)預(yù)言5G技術(shù)將在2020年真正實現(xiàn)運行。我國在5G移動通信技術(shù)的研發(fā)方面也處于世界領(lǐng)先地位，工信部已經(jīng)明確5G技術(shù)是未來移動通信技術(shù)發(fā)展的主要方向，預(yù)計數(shù)據(jù)傳輸速率將比現(xiàn)有4G技術(shù)提高10倍左右。雖然目前4G通信技術(shù)還保持主導(dǎo)地位，但在未來的1到2年內(nèi)，5G技術(shù)將迎來爆發(fā)式增長，在各個領(lǐng)域投入使用。

二、5G移動通信發(fā)展趨勢

在5G移動通信技術(shù)的快速發(fā)展過程中，研究重點主要集中于5G基站的建設(shè)及數(shù)據(jù)傳輸速率的提升等方面。首先，作為新一代移動通信技術(shù)，5G將在現(xiàn)有4G技術(shù)的基礎(chǔ)上，考慮更多無線覆蓋的服務(wù)狀況，綜合用戶體驗、傳輸時延等方面的要求，通過進(jìn)一步提升信號傳輸速率，在用戶“無感”的情況下完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。預(yù)計在5G移動網(wǎng)絡(luò)下，下載一部電影僅需要1秒鐘的時間，用戶再也不用等待電影刷新，盯著屏幕上的小光圈發(fā)呆。這主要是由于在5G技術(shù)的支持下，移動信號傳輸速率以及資源利用效率將得到大幅度的提升，可以在計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的配合下，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。其次，5G移動通信技術(shù)的研發(fā)，將拓展通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，滿足海量傳感設(shè)備運行需求，優(yōu)化設(shè)備工作性能，支持實際生產(chǎn)活動的開展。在5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用下，可以利用其自感知和自調(diào)節(jié)功能，保證移動網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)良好，持續(xù)穩(wěn)定的為用戶提供服務(wù)。這對許多對通信質(zhì)量有較高要求的社會生產(chǎn)領(lǐng)域，無疑是一次根本性的技術(shù)創(chuàng)新，可以幫助這些生產(chǎn)領(lǐng)域擺脫對有線通信網(wǎng)絡(luò)的依賴，真正發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化管理的優(yōu)勢。再次，5G移動通信也對移動通信服務(wù)的細(xì)節(jié)展開了深入研究，能夠針對不同用戶的特點，提供不同的技術(shù)解決方案，在有限的資源投入水平下，最大化的提升通信效率和通信質(zhì)量。比如通過探索多點、多天線、多小區(qū)、多用戶的寫作組網(wǎng)方式，從總體架構(gòu)設(shè)計上進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的實踐應(yīng)用水平。在室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面，也可以采用與有線網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的形式，充分滿足用戶的實際需求。最后，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用還可以實現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)流量的實際情況，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。在此情況下，也能夠幫助移動運營商降低運營成本，集中資源擴(kuò)大5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。因此，在未來1到2年時間內(nèi)，5G網(wǎng)絡(luò)將得到快速發(fā)展，逐漸從技術(shù)試驗階段過渡到實際應(yīng)用階段，讓更多普通人享受到5G網(wǎng)絡(luò)帶來的便利。

三、5G移動通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）MIMO技術(shù)的研究與應(yīng)用。從上述分析來看，相比于現(xiàn)有的4G技術(shù)，5G移動通信技術(shù)在傳輸速率、傳輸時延、資源利用率等方面的指標(biāo)都會取得明顯提升。并且能夠為移動網(wǎng)絡(luò)運行的安全性和穩(wěn)定性提供保障。其中，多天線（MIMO）技術(shù)的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的重要保障，而且能夠顯著提升5G移動通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率。MIMO技術(shù)目前已經(jīng)在無線通信領(lǐng)域得到了較為廣泛的領(lǐng)域，通過增加天線數(shù)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和運行效率。但是在天線數(shù)量的增加過程中，其技術(shù)處理過程也較為復(fù)雜，而且會增加占地面積。比如在一個LTE系統(tǒng)中，一般只能采用4根天線進(jìn)行信號收發(fā)，采用MIMO技術(shù)可以應(yīng)用8根天線，并為系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性提供保障。MIMO技術(shù)為多天線系統(tǒng)配置提供了具體的技術(shù)解決方案。在大規(guī)模的MIMO系統(tǒng)中，基站甚至可以配置上百根天線，保證平均數(shù)量級在2個左右。如此多的天線數(shù)量，能夠同時滿足多個用戶的通信需求。在其配置過程中，則將所有天線全部集中于基站統(tǒng)一設(shè)置，形成MIMO體系。在此情況下，能夠提升5G通信系統(tǒng)分辨率，節(jié)約空間資源占用，保證基站的空間自由度，為基站的布置靈活性提供保證。（二）自組網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用。在傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)的部署過程中，運行維護(hù)工作主要依靠人工完成。在大范圍應(yīng)用5G移動通信技術(shù)時，需要的人力資源規(guī)模非常大。而且通信系統(tǒng)的運行維護(hù)成本占比非常高，一般能夠達(dá)到70%左右，這也會限制5G技術(shù)的大范圍應(yīng)用。自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可以解決5G網(wǎng)絡(luò)部署方面的難題，幫助5G工程降低對人力資源的依賴，同時可以減少人為失誤的影響，提高組網(wǎng)水平。在5G網(wǎng)絡(luò)的組間過程中，基站布設(shè)具有較高的技術(shù)復(fù)雜性，在運行維護(hù)管理方面也存在較大難度。而且5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中包含許多異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點非常復(fù)雜。利用自組網(wǎng)技術(shù)，也可以解決5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中的技術(shù)性問題，提高系統(tǒng)自配效率，并對網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動優(yōu)化。比如低功率節(jié)點對鄰區(qū)關(guān)系會產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致其自身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，可以利用自組網(wǎng)技術(shù)對超密集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，隨機(jī)部署切入點，提高系統(tǒng)自配效率，降低對鄰區(qū)關(guān)系的影響。（三）多載波技術(shù)的研究與應(yīng)用。多載波技術(shù)是5G移動通信的關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)之一，在降低系統(tǒng)復(fù)雜度、提高系統(tǒng)信號抗多徑衰落等方面有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。多載波器技術(shù)使用包含多個濾波器的濾波器組，其特點是峰均較高，頻譜應(yīng)用率較低，而且載波智能在同頻中進(jìn)行應(yīng)用。為了優(yōu)化5G移動通信技術(shù)的信息傳輸效率，確保寬帶頻率保持在1GHz以上，需要處理低頻段不能滿足頻率標(biāo)準(zhǔn)的問題。比如目前863計劃是多載波技術(shù)在5G移動通信中具有代表性的應(yīng)用項目。通過對多載波技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行具體分析，借助多載波技術(shù)的優(yōu)勢，以發(fā)送端傳輸為依托，實現(xiàn)濾波器合成，從而對多載波進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)節(jié)和控制。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實際應(yīng)用情況，設(shè)立設(shè)計濾波器沖擊響應(yīng)能力，使其達(dá)到5G應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計濾波器的沖擊響應(yīng)能力時，需要改變?yōu)V波容易產(chǎn)生相交干涉的現(xiàn)象，在傳輸系統(tǒng)中不需要安裝循環(huán)后綴，從而保證5G網(wǎng)絡(luò)的高效運行。此外，在多載波技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上，通過合理設(shè)置子載波重疊程度和寬帶頻率等，可有效提高5G網(wǎng)絡(luò)資源利用率。（四）新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)的研究與應(yīng)用。在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的組間過程中，也需要利用到許多新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)。比如上述提到的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，需要形成多層次異構(gòu)密集網(wǎng)絡(luò)，支持含量接入的應(yīng)用場景。保證5G通信網(wǎng)絡(luò)能夠給用戶帶來1000倍流量的應(yīng)用場景體驗。這需要減小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點小區(qū)覆蓋半徑，增加節(jié)點數(shù)量，降低發(fā)射功率。具體可采用有線回傳技術(shù)等，簡化程序，節(jié)約資源，充分發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢。還有軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）等，都是5G移動通信組網(wǎng)中的重要技術(shù)。通過采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)方式，可以使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加開放、靈活，而且具有可編程性，為組網(wǎng)設(shè)計提供方便。在軟件化和虛擬化的設(shè)計思想下，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)與控制分離，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)需求。在此情況下，可以在控制器上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，打破現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的封閉現(xiàn)象，提高網(wǎng)絡(luò)互通性，為資源優(yōu)化調(diào)配奠定基礎(chǔ)。（五）網(wǎng)絡(luò)兼容與切換技術(shù)的研究與應(yīng)用在5G移動通信正式投入使用后，也需要將4G網(wǎng)絡(luò)和Wifi網(wǎng)絡(luò)等融入其中。需要采用服務(wù)質(zhì)量（QOS）服務(wù)機(jī)制，對各種網(wǎng)絡(luò)的信號質(zhì)量進(jìn)行判斷，自動選擇最佳的移動網(wǎng)絡(luò)連接方式，并實現(xiàn)無線站點之間的無縫切換，從而最大化的滿足用戶實際使用需求，為用戶帶來較好的移動網(wǎng)絡(luò)使用體驗。在移動通信過程中，空中接口主要利用無線技術(shù)傳遞信息，關(guān)鍵指標(biāo)包括吞吐率、無線傳輸實效性、系統(tǒng)智能化程度等。通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)兼容與切換技術(shù)，可以提升這些方面的綜合指標(biāo)，從而優(yōu)化用戶的應(yīng)用體驗。

四、結(jié)束語

綜上所述，5G移動通信已經(jīng)進(jìn)入到關(guān)鍵技術(shù)試驗階段，即將正式投入商業(yè)應(yīng)用。通過對5G移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，可以更詳細(xì)的了解其發(fā)展動態(tài)，并明確5G技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，為相關(guān)研究工作提供參考。

作者:王宏武 單位:中興通訊股份有限公司天津分公司