淺析5G通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)

宋官民 劉璐 趙玲雪（沈陽(yáng)理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

淺析5G通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)

宋官民 劉璐 趙玲雪（沈陽(yáng)理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

目前，4G技術(shù)是現(xiàn)時(shí)代人們通信的主要方式，隨著科技的發(fā)展，各個(gè)國(guó)家都越加重視對(duì)通信技術(shù)的研究，5G時(shí)代必將到來(lái)。這篇文章首先對(duì)5G通信技術(shù)作了簡(jiǎn)述，接著闡述了5G通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，表明不管是從利用率處理效率還是安全性上來(lái)講，它將都會(huì)是下一個(gè)年代通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，也是人們對(duì)這一技術(shù)的期望。最后從無(wú)線傳輸技術(shù)角度出發(fā)，從大規(guī)模天線技術(shù)、全雙工技術(shù)以及基于濾波器組的多載波技術(shù)三個(gè)方面分析了5G通信的關(guān)鍵技術(shù)。

5G通信；頻譜；關(guān)鍵技術(shù)

通信技術(shù)是一種自由的、高效的傳遞信息的方法，隨著科技的不斷發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已從2G、3G擴(kuò)展至現(xiàn)時(shí)代運(yùn)用廣泛的4G通信技術(shù)上，它極大地方便了人們的生活和工作。目前，很多國(guó)家都已經(jīng)投入到5G通信技術(shù)的研究中，這不僅是人們對(duì)高質(zhì)生活的追求，也是通信技術(shù)未來(lái)十幾年的發(fā)展趨勢(shì)。

1 5G通信技術(shù)概述

5G是21世紀(jì)20～30年代間發(fā)展的通信技術(shù)，與4G通信相比較，其在磁波信號(hào)利用效率、傳輸效率以及處理速率上會(huì)具備更大優(yōu)勢(shì)，這一技術(shù)也會(huì)與其他相關(guān)技術(shù)緊密結(jié)合，共同打造新時(shí)代快速高效的信息網(wǎng)絡(luò)來(lái)服務(wù)用戶，致力滿足用戶的需求。

5G通信具備以下特點(diǎn)：1.在這一技術(shù)大環(huán)境下，5G更加重視通信技術(shù)的實(shí)用性能，它在促進(jìn)科技變革的同時(shí)能對(duì)使用者體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)處理速率作出及時(shí)的響應(yīng)；2.深層次突破該技術(shù)的體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)高效通信，以往的技術(shù)都是從點(diǎn)到點(diǎn)層面上進(jìn)行的信息傳遞和編碼，5G更加注重多點(diǎn)、多面、多端口的通信，并不斷擴(kuò)大信息覆蓋范圍；3.有效降低運(yùn)營(yíng)商成本。采用一定技術(shù)，該商能掌握大環(huán)境中流量狀態(tài)，對(duì)環(huán)境中資源作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與分配，在保證使用者暢快體驗(yàn)的同時(shí)減少成本。

2 5G通信發(fā)展趨勢(shì)

目前，人們正處在4G技術(shù)的使用環(huán)境中，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不滿足以及對(duì)新一代通信技術(shù)的期望都將加快形成5G技術(shù)各方面的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)專業(yè)人員的推算，5G通信技術(shù)大約在2020年實(shí)行。通信技術(shù)的出現(xiàn)豐富了人們的生活，每一代通信技術(shù)在其運(yùn)用的時(shí)間和空間上都有非常大的作用，結(jié)合以前的技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)如今先進(jìn)的科技，我們有理由相信不管是在資源利用率處理速率上，還是覆蓋范圍上，5G技術(shù)將會(huì)有顯著的提升，以及更加全面的發(fā)展。目前是4G時(shí)代，其雖基本上能滿足所有的需求，但在傳遞質(zhì)量、信息安全上還有不足，而且部分用戶體驗(yàn)也不能很好地滿足。在研發(fā)第5代通信技術(shù)時(shí)，要加大對(duì)其他相關(guān)技術(shù)的研究，共同應(yīng)用在5G開(kāi)發(fā)上，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，并進(jìn)行系統(tǒng)的全面完善。

近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展良好，這也為5G通信技術(shù)的前景做了有利的鋪墊。與之前的通信技術(shù)相比，5G會(huì)充分利用網(wǎng)絡(luò)這一大環(huán)境，側(cè)重提升信息傳遞速率。同時(shí)，現(xiàn)時(shí)代各個(gè)國(guó)家不斷加大對(duì)智能技術(shù)的研究，5G通信將與更多科技相結(jié)合，形成更具智能化的系統(tǒng)，這一系統(tǒng)將能高效利用信息資源，快速處理和傳遞大數(shù)據(jù)，解除存在于4G時(shí)代的不安全、傳遞質(zhì)量問(wèn)題，不斷提升用戶的體驗(yàn)。同時(shí)，加強(qiáng)5G信號(hào)覆蓋范圍，突破室內(nèi)信號(hào)弱化問(wèn)題也是5G通信技術(shù)的使命。總體而言，5G通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)良好，網(wǎng)絡(luò)氛圍下的通信環(huán)境也會(huì)越加科學(xué)和完善，這無(wú)疑也會(huì)促進(jìn)大部分通信行業(yè)的發(fā)展，以此更好地服務(wù)于人們的生活。

3 5G通信關(guān)鍵技術(shù)分析

這里主要從無(wú)線傳輸技術(shù)層面出發(fā)，進(jìn)行5G通信關(guān)鍵技術(shù)分析。

3.1 大規(guī)模天線技術(shù)

多天線技術(shù)能顯著提高頻譜效率以及傳輸安全，一般來(lái)說(shuō)這種關(guān)系成正比，目前已被廣泛運(yùn)用在多類型的通信技術(shù)中，如LTE、WLAN技術(shù)等。從理論上來(lái)講，采取大規(guī)模天線技術(shù)時(shí)，能夠明顯增加系統(tǒng)空間且優(yōu)化系統(tǒng)速率，但在現(xiàn)實(shí)生活中，這種方法實(shí)施起來(lái)有一定的難度，這是因?yàn)樘炀€數(shù)量多會(huì)占用更多空間且不易實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，專業(yè)人員已經(jīng)加大了這一方面的研究力度，如何找出一個(gè)基站中最合適的MIMO數(shù)量以及如何布局才能讓該區(qū)域的通信信號(hào)處于最優(yōu)狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)可以形成聚集形式的大規(guī)模MIMO狀態(tài)，也能分散安置在不同站點(diǎn)上，形成多方位布局式的多天線狀態(tài)。

3.2 基于濾波器組的多載波技術(shù)

在5G技術(shù)中，有時(shí)為了滿足大數(shù)據(jù)高效率傳輸常需1GHz以上的帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在一些低頻段的區(qū)域很難達(dá)到這樣的條件，頻譜利用效率低下。為了解決這一問(wèn)題，可以將基于濾波器組的多載波技術(shù)應(yīng)用在5G系統(tǒng)中，發(fā)送端口借助合成濾波器組進(jìn)行多載波調(diào)整，接收端口借助分析器進(jìn)行解調(diào)，這種技術(shù)的關(guān)鍵之處在于載波器組的設(shè)計(jì)。另外這一技術(shù)載波信號(hào)之間不用同步，較為容易控制鄰近信道載波的信號(hào)，還能有效利用區(qū)域內(nèi)分散的頻譜資源。

3.3 全雙工技術(shù)

這種技術(shù)指的是在同一時(shí)間、同一頻道實(shí)現(xiàn)雙向通信的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙倍的頻譜利用效率。目前已有的無(wú)線通信技術(shù)中，全雙工技術(shù)還未實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)連接端口及終端接口受到自身信號(hào)干擾，但目前已經(jīng)有系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證明這種端口間功率差異干擾可以抵消。因此在進(jìn)行該技術(shù)在5G系統(tǒng)中的運(yùn)用時(shí)，要加上一些改進(jìn)技術(shù)來(lái)抵消一定程度的自干擾。根據(jù)目前的研究，全雙工技術(shù)適用于單小區(qū)少使用者且傳輸路程較短的情形，對(duì)多小區(qū)大規(guī)模用戶適用情形還需深入研究。

[1]翟冠楠,李昭勇.5G無(wú)線通信技術(shù)概念及相關(guān)應(yīng)用[J].電信網(wǎng)技術(shù),2013,(09):1-6.

[2]肖亞楠,滕穎蕾,宋梅.從4G通信技術(shù)發(fā)展看5G[J].互聯(lián)網(wǎng)天地,2014,(10):66-69.

[3]僧書(shū)銘.淺析5G移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,(29):107.

[4]趙國(guó)鋒,陳婧,韓遠(yuǎn)兵,徐川.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,(04):441-452.

[5]張鋒,王明華.5G移動(dòng)通信發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)新通信,2016,(06):83-84.

劉璐(1997-)漢族女吉林省長(zhǎng)春市沈陽(yáng)理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

趙玲雪女1995漢族遼寧省葫蘆島市沈陽(yáng)理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

宋官民(1995-)男漢族大連市莊河市沈陽(yáng)理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院