浅议5G移动通信若干关键技术与发展趋势

浅议5G移动通信若干关键技术与发展趋势

蔡桂湃

广东海格怡创科技有限公司510627

摘要：本文主要从5G移动通信发展的关键技术，以及5G移动通信发展趋势；等几方面探讨了主题，旨在与同行共同探讨学习。

关键词：5G移动通信；关键技术；发展趋势

随着科学技术的不断进步及信息网络技术的快速发展，无线移动通信的网络速度也随之得到了不断加强。唯有高智能、高效率的移动通信技术的不断提升，才能促进智能领域的不断发展。5G，即第五代移动通信技术，也是4G之后的延伸，目前5G的需求及关键技术指标（KPI）已基本确定，国际电联将5G应用场景划分为移动互联网和物联网两大类，各个国家均认为5G除了支持移动互联网的发展，还将解决机器海量无线通信需求，极大促进车联网、工业互联网等领域的发展。

一、5G移动通信的简介

5G移动通信技术是一种新型的通信技术，也是一种综合性极强的技术，是在4G移动通信技术的基础上进行的创新，这不但是一种新奇的技术发明，更是为了解决4G移动通信技术内在的安全隐患所创新的，是目前最先进的移动通信技术。但是我国现阶段还属于4G移动通信技术的后阶段，对于5G移动通信技术的发展也仅仅是一种展望，仍处于不断的研发阶段。5G移动通信技术的研发是为了更加完善我国的通信系统，使人们的生活的更加方便。5G移动通信技术具有联网设备大、节约能源、安全性高以及处理信息快等优点，由此可见，其技术的未来发展前景还是很值得人们期待的。

二、5G技术的特点分析

5G移动通信技术相比较4G移动通信技术有了很大的提高，要想更好地去理解它，就必须对它的相关技术特点有一定的了解，5G移动通信技术的技术特点如下：

1.在5G移动通信的技术背景下，更加重视从体系架构上实现移动通信技术的进一步突破，对于2G、3G、4G移动通信技术来说，它们更加重视的是点到点的物理层传输和信道编译码等技术的发展，但是，在5G移动通信技术中，不仅高度重视以往通信技术的一些关键性技术的研究，还更加重视广泛的多点、多用户、多天线、多小区协作组网研究。

2.在5G移动通信的技术背景下，不仅高度重视对推进技术的改革，还对用户的体验、网络平均吞吐速率等提出了更高的要求，更加地注重移动通信技术的实用性。

3.在5G移动通信技术的背景下，运营商的运营成本将会进一步的降低，通过技术手段，运营商可以根据整个网络的流量使用情况，对网络资源进行合理的调节和分配，不仅降低运用成本还不影响用户的使用体验

4.对于传统的移动通信技术来说，它们更加还重视的移动通信的覆盖面要更加广阔，对于室内通信没有足够的通信，随着社会的发展，人们对于室内移动通信的要求越来越高，这也是5G移动通信技术重点的重视的技术，有了以往覆盖面广泛的基础，5G移动通信技术将优先发展室内通信技术。

5.对于5G移动通信技术来说，会有更多的高频段频谱资源应用，但是，高频段无线电波也有一定的缺陷，就是其穿透能力不足，所以，在5G移动通信技术中，一些穿透力强的技术将会受到重视。

三、5G移动通信发展的关键技术

1.无线网络技术

采取构建自组织模式的网络技术进行相关工作的优化与完善，主要是为了实现5G通信技术的切实有效开展，保证社会生产和生活效率的高效提升需求。通过提升无线网络的技术能够满足实际的社会信息传播需求，能够保证移动通信技术得以良好的开展，保证具体工作质量的提升需求。本次研究针对超密集型的特异网络结构技术和自组织类型的网络技术应用，实现对网络信息的智能化管理，进而保证具体工作开展的科学性和稳定性.

2.无线技术传输

大规模MIMO技术

大规模MIMO技术带来的好处主要体现在以下几个方面：第一，大规模MIMO的空间分辨率与现有MIMO相比显著增强，能深度挖掘空间维度资源，使得网络中的多个用户可以在同一时频资源上利用大规模MIMO提供的空间自由度与基站同时进行通信，从而在不需要增加基站密度和带宽的条件下大幅度提高频谱效率。第二，大规模MIMO可将波束集中在很窄的范围内，从而大幅度降低干扰。第三，可大幅降低发射功率，从而提高功率效率。第四，当天线数量足够大时，最简单的线性预编码和线性检测器趋于最优，并且噪声和不相关干扰都可忽略不计。

近两年针对大规模MIMO技术的研究工作主要集中在信道模型、容量和传输技术性能分析、预编码技术、信道估计与信号检测技术等方面，但还存在一些问题：由于理论建模和实测模型工作较少，还没有被广泛认可的信道模型；由于需要利用信道互易性减少信道状态信息获取的开销，目前的传输方案大都假设采用TDD系统，用户都是单天线的，并且其数量远小于基站天线数量。导频数量随用户数量线性增加，开销较大，信号检测和预编码都需要高维矩阵运算，复杂度高，并且由于需要利用上下行信道的互易性，难以适应高速移动场景和FDD（frequencypisionduplexing）系统；在分析信道容量及传输方案的性能时，大都假设独立同分布信道，从而认为导频污染是大规模MIMO的瓶颈问题，使得分析结果存在明显的局限性，等等。因此，为了充分挖掘大规模MIMO的潜在技术优势，需要深入研究符合实际应用场景的信道模型，分析其对信道容量的影响，并在实际信道模型、适度的导频开销、可接受的实现复杂度下，分析其可达的频谱效率、功率效率，并研究最优的无线传输方法、信道信息获取方法、多用户共享空间无线资源的联合资源调配方法。

3.全双工技术

全双工通信技术是指在同时、同频进行双向通信的技术手段。目前的无线通信系统中，由于网络侧和终端侧中存在着的固有发射信号对接收信号的自干扰，双向线路是通过频率或者时间进行区分，同时、同频进行双向通信技术还不够完善，因此还不能实现同频且同时的双向通信。由此原因所致，现有的通信手段在无线资源上浪费巨大（相当于浪费50%的无线资源）。因此，同频同时的全双工技术是5G移动通信技术的无线传输技术中一个重要的研究方向。全双工通信技术的优点在于可以减少无线资源的浪费，可实现更加灵活的频谱使用。全双工通信技术具有重要的研究意义。

四、5G移动通信发展趋势

随着人们对于移动通信技术要求的提高，5G通信技术将很快成为新的移动通信技术的标准，根据相关研究人员的预测，5G移动通信技术在2020年左右，将会成为新的通信技术标准，将会构成第五代移动通信系统。以往的2G、3G以及4G移动通信技术都在各自的时代发挥了重要的作用，从他们的技术发展轨迹来看，5G技术应该比它们有着更加明显的突破，其利用能效和利用效率应该会有非常显著的提高，4G移动通信技术是当前的移动通信标准，其各方面的技术指标基本达到了当下的使用要求，但是仍然在传输质量、安全性等方面存在的一定缺陷，某些技术层面的用户体验也存在着一定的问题。在进行5G移动通信技术研发的时候，要对其他通信技术高度的重视，使它们能够和5G技术科学整合起来，为世界构造更加先进、更加实用的移动通信网络；５Ｇ移动通信技术发展如下：

1.扩大了联网设备的数目

近年来智能终端快速发展，预计２０年后的联网设备数量在５００～１０００亿个之间。除此之外，在５Ｇ网络覆盖面积的范围之内，支持的设备数量与４Ｇ相比，将增长１００倍左右，甚至达到１００万／ｋｍ２以上。

2.增加了数据流量

十年后，全球的移动数据流量可能会是现在的１０００倍，因此５Ｇ的吞吐量在繁忙之时需要提升１０００倍以上，且吞吐量要保证在１００ＧＢ／ｓ／ｋｍ２以上。

3.缩短了时延，提高了可靠性

５Ｇ移动通信网络是以用户的体验为中心，降低时延能满足用户随时随地体验更多的在线服务。５Ｇ的时延相对于４Ｇ来说，缩短了５～１０倍。同时，对于关系生命及财产等特殊业务，提高了端到端服务的可靠性。

4.降低网络的耗能

５Ｇ移动网络的发展将遵循绿色低碳以及降低能耗的发展路线，采用节能设计，提高网络能耗的效率，使其能耗与现今水平相当的，满足用户１０００倍流量的需求。

5.提高了用户速率

５Ｇ网络的用户在一般的情况下速率在１０Ｍｂｉｔ／ｓ以上，但对于较为特殊的用户能将速率提升至１００Ｍｂｉｔ／ｓ。

结语

５Ｇ移动通信技术的完善和进一步发展，可以为客户提供更为广泛的服务和应用。同时提高了移动通信的质量，降低了运营的成本，具有更为广阔的应用前景。５Ｇ移动通信的无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著提高，能满足未来１０年移动互联网流量增加１０００倍的发展需求。５Ｇ移动通信系统的应用领域也将进一步扩展，增加对海量传感设备及机器与机器（Ｍ２Ｍ）通信的支撑能力。５Ｇ系统灵活性较强，具有网络智能化能力，能有效地应对未来移动信息社会的发展。

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