5G無線通信網絡中關鍵技術及發展趨勢

呂博+田清軍+張超+李平

【摘要】 第五代移動通信（5G）已成為全球通信領域研發的熱點。隨著5G通信技術的不斷完善，也必將給人們帶更好的通信網絡體驗。因此，需對5G主要關鍵技術及其發展趨勢做進一步探討。

【關鍵詞】 5G 無線通信 網絡 技術 趨勢

隨著4G進入規模商用階段，面向2020年及未來的第五代移動通信（5G）已成為全球研發的熱點。5G時代無線通信也將會進一步的完善，從穩定性、傳輸速度等方面向有線通信看齊，甚至會超越有線通信。分析歸納5G主要關鍵技術，對其發展趨勢的進一步探討，對于5G通信技術的不斷完善有著積極的意義。

一、5G無線通信技術的特點

（1）大幅提高了數據的傳輸速率。在5G技術中，通過技術創新，其數據傳輸的速度可以高達每秒幾十GB。以28GHz…波段為例，4G技術無線傳輸速率是75Mbps，而5G技術無線傳輸速度已經可達到1Gbps，并且有高于2Mb/s的非對稱數據傳輸能力。（2）兼容性更強。5G技術涉及到Wi-Fi、NFC以及BLUETOOTH等的無線技術，并且包含是集多種無線通信技術的全通信系統，其對其他技術和設備的兼容性更強，在網絡支付的時代，對手機支付的安全性也有了很大的提升。（3）低功耗。無線網絡通信技術在應用過程，應用程度的持續運行需要較多的小任務來支持，比如電子郵件程序，為了保證電子郵件能夠實時更新，會向服務器發持續發送請求。在5G技術中，會對浪費電量的應用進行快速、自動的審核，對無用應用發出的請求進行阻止，從而減少對電量的浪費，延長電池的使用壽命。

二、5G無線通信關鍵技術

1、大規模天線陣列技術。5G無線通信采用大規模天線陣列，從而實現在當前多天線技術的基礎上，通過天線數量的增加，達到對數十個獨立空間數據流的支持，對多用戶系統的頻譜效率大幅提升，也為5G系統速率需求和容量需求提供了支持。在大規模天線陣列對5G通信技術中信道測量與反饋、天線陣列設計、參考信號設計、低成本實現等關鍵問題的解決提供了技術支持。2、超密集組網技術。為了實現無線通信頻率資源的利用效率，超密集組網技術可以提高基站部署密度，從而對頻率復用效率實現巨大提升。但在此技術的應用方面，因部署成本、站址資源、頻率干擾等因素影響，超密集組網技術在無線通信網絡局部熱點區域應用，可以達到通信容量百倍級的提高。在超密集組網技術的研發過程中，其重點研究方向應體現小區虛擬化技術、干擾管理與抑制、回傳與接回聯合設計等方面，從而更好促進超密集組網技術在5G無線通信網絡中的應用取得更好的效果。3、新型多址技術。新型多址技術在5G通信中實現免調度傳輸，從而使得信令開銷降低明顯，接入時延大幅縮短，降低通信終端功耗，而且，新型多址技術在發送信號時，通過實現空/時/頻/碼域的疊加傳輸使得通信接入能務提升明顯，實現多種場景下系統頻譜效率的提高。在現階段，5G新型多址技術方案主要有多用戶共享接入（MUSA）技術、非正交多址（NOMA）技術、圖樣分割多址（PDMA）技術、稀疏碼分多址（SCMA）技術等。4、全頻譜接入技術。全頻譜接入技術是通過對不同類型的移動通信頻譜資源的利用和開發，來達到通信系統容量以及數據傳輸速率提升的目的。所采用的移動通信頻譜資源主要有高低頻段、授權與非授權頻譜、對稱與非對稱頻譜、連續與非連續頻譜等。5G通信優選頻段以信道傳播特性較好的6GHz以下頻段為主，…5G通信的輔助頻段以具有更加豐富的空閑頻譜資源6GHz～100GHz高頻段。當前，全頻譜接入技術面臨的一些因難和挑戰，如低頻和高頻統一設計、信道測量與建模、高頻接入回傳一體化以及高頻器件等。

三、5G無線通信發展趨勢

未來的5G網絡將是基于SDN、NFV和云計算技術的更加靈活、智能、高效和開放的網絡系統。5G網絡架構包括接入云、控制云和轉發云做為5G網絡架構的重要組成部分。接入云融合了分布式和集中式無線接入網架構，可以實現多種無線制式的接入，對于不同類型的回傳鏈路也有很好的兼容性，從而使得組網部署更加靈活，無線資源管理也更有效率。5G的數據轉發功能與網絡控制功能通過解耦，形成具有集中統一性的控制云和具有高效靈活的轉發云。控制云主要是實現全局和局部移動性管理、會話控制、服備質量保證，從而實現對通信業務個性化需求的滿足，對業務的部署效率進一步提升，構建面向不同業務的網絡能力開放接口。轉發云通過控制云對網絡資源的調度以及網絡控制，實現海量業務數據流的低時延、高可靠、均負載的高效傳輸。因此，5G網絡架構的發展會存在必然存在局部實驗到全網應用的階段，最終形成網絡架構的整體演變。

結束語：5G通信網絡技術不僅為普通消費者帶來全新的移動通信體驗，也為各行業應用提供了更開放的創新空間。在5G時代，人們將體會到智慧城市、智慧家庭帶來的方便與快捷。5G將進一步帶動信息化與工業化的融合，為“互聯網+”提供技術上的支持，給予經濟“新常態”下的信息消費市場最有力的推動。

參 考 文 獻

[1]熊必成.5G網絡通信技術應用的前瞻性思考[J].信息通信，2014，（11）：…230.…

[2]張洪麗.淺議5G無線通信技術概念及相關技術[J].通訊世界，2015，（12）：…41.endprint