探討5G 移動通信的重點技術及應用

劉鵬遠

（中國電信股份有限公司保定分公司，保定 071000）

1 移動通信技術的發展

自20世紀90年代末移動通信產生以來，至今歷經三十多年的演進，成為了人類社會進行連接的基礎信息網絡。人們的生活方式不僅被移動通信深深改變著，同時移動通信的發展也已經成為推動社會信息化水平的重要引擎。當前面向2020年及未來的第五代移動通信（5G）已成為全球研發熱點。

我國2013年初就成立了面向5G 移動通信研究與發展的IMT-2020 推進組，于2016 年1 月7 日正式啟動了5G 技術研發試驗，最終到2018年完成5G 系統的組網技術性能測試和5G 典型業務演示。

2 5G 重點技術

2.1 大規模天線技術

當用戶的天線數遠小于基站側天線數的時候，基站到用戶們的信道都將趨向于正交。基站下每個移動用戶之間的干擾也將趨向于消失，同時用戶的信噪比將通過強大的陳列增益得到明顯改善，因此能在同樣的時頻資源里同時對更多的用戶進行調度處理。

2.2 非正交多址接入技術

PDMA 圖樣分割多址接入是一種基于多用戶通信系統整體優化的新型非正交多址接入技術，通過發送端和接收端的聯合設計，在發送端采用功率、空間等多種信號區域的單獨或者聯合非正交特征圖樣區分用戶，在接收端采用SIC 方式實現準最優多用戶檢測。

2.3 超密集組網技術

增加單位面積內小基站的密度，通過在異構網絡中引入超大規模低功率節點實現熱點增強、消除盲點、改善網絡覆蓋、提高系統容量。

2.4 高頻段信號傳輸和關鍵技術

移動通信傳統工作頻段十分擁擠，而大于6GHz 的高頻段有比較豐富的可用頻譜資源，因此可以使頻譜資源緊張的現狀得到有效的緩解，對于短距離同時高速的通信進行支持。

3 技術特點

5G 移動通信網絡與前幾代的3G、4G 移動網絡相比較，網絡能力將會有極其飛躍的發展和提升。在5G 網絡下，下載數據的峰值速率可以超過19.5Gb/s，而上傳數據的峰值速率也可能會達到8Gb/s；同時，5G 網絡下簡化后網絡架構，時延將會明顯降低（端到端延遲將不會不高于5ms），網絡的整體效率會得到明顯提升。

3.1 高速率

未來的5G 愿景最強烈的一個方面就是用戶體驗到的網絡速率，要做到的目標是最大10Gb/s。它的一個特點就是高頻，高頻資源的頻率很高，波長很短，那么在天線設計的時候可以做到天線陣子和他們之間的距離很小，就可以在很小的范圍內集成天線陣列，結合波束賦形，波束追蹤技術以彌補高頻通信在傳播上的受限。

3.2 大容量

2017 年12 月是5G 發展進程中一個激動人心的里程碑，3G合作伙伴計劃（3GPP）正式宣布5G 新無線電（NR）的新標準，已批準的標準包括對非獨立5G 的支持，這項支持使得目前提供4G/LTE 網絡的運營商能夠充分利用5G 的性能優勢，從而無論是在新頻譜還是現有頻譜中，都能夠提供更大的容量和用戶吞吐量。

3.3 低時延高可靠

LTE 中的一個TTI 是1ms，而5G 將通過對幀結構的優化設計，將每個子幀在時域上進行縮短從而在物理層上進行時延的優化。相信在后期5G 信令的設計上也會采用以降低時延為目標的信令結構優化。滿足移動互聯網和物聯網應用場景對時延和可靠性的特殊要求。

4 5G 應用展望

相比于4G 網絡，5G 將提供很多增強性能，包括高傳輸率、低網絡時延和高可靠穩定性，這些增強的性能可以讓運營商滿足不斷增長的各類企業需求。5G 網絡將實現核心網虛擬化、邊緣計算和靈活的IT 業務流程管理，從而為企業提供基于網絡切片的差異化網絡服務。實現這些新能力將使運營商突破傳統的僅提供網絡連接的商業模式，擴展其運營平臺，提供多樣化的服務。

4.1 移動互聯網新型業務形態

（1）超高清、三維化、浸入式業務，3D 視頻，4K 甚至8K視頻流的實時播放，要求傳送信息量巨大，高速上傳下載。

（2）虛擬現實通信、在線游戲、云桌面，AR/VR 與游戲生活相結合；結合云技術，工作、生活和娛樂全都交給云，要求上下行信息速率高，對延遲極為敏感。

（3）微信等大量小數據包交互，改變媒體傳播的方式，對信令資源大量消耗。

（4）極端場景業務體驗，全景直播，需要超高速移動，超密集用戶分布。

4.2 物聯網業務

（1）智能家居、智能電網、環境監測、智能農業和智能抄表等，海量設備互聯，需要大量小數據包頻發。

（2）視頻監控、移動醫療，低時延高可靠應用，要求上下行信息速率高。

（3）車聯網、工業控制、自動駕駛，毫秒級時延，接近100%可靠性。

（4）復雜環境中的部署和超大規模部署，對移動網率覆蓋能力的新要求，同時，要求低成本低功耗。

5 結束語

隨著5G 時代即將到來，5G 通信技術將滲透到未來社會的各個領域，企業市場將給運營商帶來收入增加的重大機遇。通過5G 技術可以構建無處不在的連接，構建移動互聯網和物聯網，以用戶為中心構建全方位信息生態系統，使我們建設智能社會、數字經濟成為可能。