試論5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術

廣東達安項目管理股份有限公司 郭志偉

試論5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術

廣東達安項目管理股份有限公司 郭志偉

人類社會最重要的三次技術變革，被稱為三次工業革命，第一次工業革命使人類社會進入了蒸汽時代，第二次工業革命使人類社會進入了電氣時代，第三次工業革命使人類社會進入了信息時代。現代化的通信設備是信息時代的重要產物，隨著用戶需求地逐漸加大，移動終端各種相關技術飛速發展，2G被3G取代，4G又替代了3G，在這種情況下，我們有理由相信5G也將在未來代替4G，成為應用主流，本文針對這種情況對5G技術的發展趨勢、若干關鍵技術進行分析。

信息時代；移動終端；發展趨勢；關鍵技術

前言

5G，是第五代移動通信技術地簡稱，相較2G、3G、4G技術，5G最突出的特點依然是一個“快”字，這是和現代社會地快節奏發展相符合的，依照現有資料分析，使用5G技術的情況下，無線傳輸速度有可能突破每秒3G，這還是相對保守的估計。從移動通信技術的發展過程來看，5G取代4G應該不需等待很長的時間，這是信息化時代的特色。不過，5G技術的發展，同樣要建立在強大科技支持的基礎上。

1 通信技術的現狀和5G技術的發展趨勢

1.1 通信技術的現狀

目前主要的通信技術包括4G技術、3G技術、2G技術，其中2G技術和3G技術出現的時間較早，已經不再被用戶所青睞，4G技術憑借在用戶體驗、傳輸下載速度、覆蓋面積等方面的優勢成為市場主流，作為技術核心優勢，使用4G設備，理論上的傳輸速度可以達到每秒鐘100M，是3G設備的50倍，2G技術的上千倍。現階段國內外通信公司都可以向用戶提供4G相關服務，4G是目前通信市場的主流。

1.2 5G技術的發展趨勢

正如3G取代2G，4G取代3G，5G取代4G也是發展的必然結果，目前各技術強國都在努力研發，其中韓國已經獲得一定成果，相關工作人員將最新的5G技術應用于移動終端后吃驚的發現，傳輸速度可以達到每秒3.6G，是4G技術條件下的10倍以上。這意味著相同時間里信息的吞吐量大量提升，對于強調網絡資源分配合理性的信息時代來講，是極為必要的進步。

信息時代的通信技術，除了注重實效外，用戶體驗是另一大指標，5G技術將在4G技術的基礎上，進一步擴大覆蓋面，從而達到或者接近無死角服務的水平，使用戶獲得更舒適的使用體驗[1]。

2 5G通信發展的若干關鍵技術

2.1 多人多出技術

多人多出技術是一種已經被應用了很久的通信相關技術，它的要點是通過多天線手法控制傳輸的成本，同時提升傳輸的穩定性和數量，在5G技術的條件下，多人多出技術將在原有的技術條件下，進一步進行提升，使傳輸水平、穩定性等獲得提高。

已有的研究充分表明，天線數量越多，傳輸的數量和穩定往往越高，在5G條件下這也同樣適用。多個天線可以對多個空間流同時進行收發，有效保證信號傳輸的質量，避免網絡延遲，同時也可以增加覆蓋面，無死角服務也從理論變成可能。

2.2 全雙工技術

全雙工技術是一種同時、同頻率雙向通信的技術，理論上講，全雙工技術存在著巨大的發展空間和商業價值，目前的技術條件下，通信活動進行時，在有限的空間里，終端和網絡存在接收信號干擾發射信號，發射信號同樣干擾接受信號的問題，使通信質量受到影響，全雙工技術的應用可以有效的改變這種局面，使信號相互干擾的情況減少，提升通信質量，這是目前5G技術發展的重點問題之一[2]。

2.3 濾波器組多載波技術

在現有條件下，OFDM技術是被應用于通信相關服務最廣泛的技術之一，它的優勢和問題同樣明顯。OFDM技術的最大優點是對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在單載波系統中，單個衰落或干擾能夠導致整個通信鏈路失敗，但是在多載波系統中，僅僅有很小一部分載波會受到干擾。對這些子信道還可以采用糾錯碼來進行糾錯。同時，OFDM技術能同時分開1000個以上的數字信號，這意味著它可以在窄帶帶寬下發出大量的數據。

OFDM的劣勢在于，對相位噪聲和載波頻偏十分敏感，整個OFDM系統對各個子載波之間的正交性要求格外嚴格，任何一點小的載波頻偏都會破壞子載波之間的正交性。而且OFDM技術峰均比過大，這會在OFDM頻段內和相鄰頻段之間產生干擾。同時，OFDM技術比單載波系統對放大器的線性范圍要求也更高。

基于此，尋求其他多載波技術成為了新的課題，應用FBMC系統被認為是可以繼承OFDM技術優勢、同時解決問題的可行辦法。在FBMC技術中，各載波之間不再必須是正交的，不要要循環前綴，可以靈活的控制各子載波帶寬設置、相互之間的干擾，一些細節上的問題可以通過子載波單獨處理。不過，FBMC技術也存在著一些問題，比如子載波之間存在互相干擾、區域范圍內信號也會互相干擾，這是目前FBMC技術應用于5G通信相關產品需要解決的問題[3]。

2.4 自組織網絡技術

考慮到5G網絡本身技術的復雜性，像從前一樣用于依靠人力處理一些網絡營運上的問題是很難的，增加運營成本的同時也無法達到最佳的效果。可以預見的是，5G技術將采用大規模的無線傳輸技術，這意味著空間自由度、用戶數量的大幅度增加，而相較于傳統通信，互聯網網絡本身存在比較容易受到干擾的問題，國內外各大運營商目前主要是依靠人力進行修復、調整，隨著5G技術發展，復雜的網絡情況對管理提出了更高的要求，自組織網絡技術的應用就顯得必要了，根據設定的程序和指令對網絡狀況進行調節、修補和其他優化，可以更有效的使網絡處于正常的工作狀態中，為用戶提供更優質的服務，同時一定程度上降低了運營的成本，這也是5G技術發展的核心問題之一[4]。

2.5 專業人才的培養

目前網絡通信技術的進步主要依賴于發達國家，這是需要引起重視的問題，我國的通信市場是全球規模最大的之一，相關從業人士也非常多，透徹理解和廣泛應用現有技術，而后在此基礎上進行創新，是我國通信行業發展的一條可行之路，過度依賴國外技術，不只限制了我國相關產業發展，也會一定程度上造成資金外流、人才外流的情況。加強國內專業人才的培養是我國需要重視的問題。

總結：5G技術是信息社會發展的必然產物，其優越性將使用戶獲得更好的服務質量，然而目前看來，盡管趨勢明朗，但技術上的難題依然在限制5G技術的產生和未來應用，在現有技術條件下，通過對高新技術的不斷探索和理解，使5G技術盡快服務于社會，是相關人員和用戶們共同關心的問題。

[1]卓業映,陳建民,王銳.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國新通信,2015,08:13-14.

[2]孔令兵.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].通信電源技術,2015,04:124-125.

[3]續曉光.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J]. 通信世界,2016,11:59.

[4]施健炬.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術分析[J]. 中國新技術新產品,2016,14:30-31.