5G移動通信的關鍵技術規范及發展探微

曾 軼

（深圳市電信工程有限公司，深圳 518000）

近年來，移動通信技術的出現，人們的生活大大改善，所以人們開始追求更高層次的移動通信技術，這就推動了第五代移動通信技術（5G移動通信）的發展。5G移動通信具有超高流量的密度、連接數密度和超高移動性，其提供的接入速率非常快，突破了傳統的通信技術速度，大大提升了5G的速率。

1 5G移動通信的關鍵技術發展

隨著科學技術的不斷革新，移動通信領域中5G移動通信技術得到了發展，其會在未來幾年內實現實質性的創新。現在世界各國都在對5G移動通信技術進行深入研究，5G移動通信技術借助的是無線網絡方式，移動互聯網是其發展的動力，通過對后臺服務和云計算的運用，其可以提供現有固定互聯網絡的各種服務業務，所以移動通信技術的系統容量和傳輸質量會發生很大的變化。5G技術將用戶體驗放在第一位，大大提高了網絡平均吞吐率和傳輸速度，而且不再受到點到點的物理層傳輸和信道編譯碼等技術的限制，更加關注對體系的構架，業務支撐能力更強。目前5G移動通信系統中高頻段頻譜資源得到了廣泛運用，無線、有線、光載無線組網等技術可以彌補高頻段無線電波有限的穿透能力。隨著業務流量的不斷發展，5G無線網絡會加強“軟”配置，不斷調整網絡資源，有效防止能源浪費。一旦5G網絡技術得到了應用，車聯網、物聯網、智慧城市、無人機網絡等目前停留在構想階段的概念會進一步變為現實，并在工業、醫療、安全等領域得到了充分利用，提高各個領域的生產效率，創新新的生產方式。

2 5G 移動通信的關鍵技術規范

2.1 大規模MIMO技術

大規模MIMO技術有很大的優勢，其對于提高基站站點的頻譜效率和功率效率有重要作用，天線數目的增多使得小尺度信道的穩定性增強。相同資源上終端間的信道有正交特性，這是因為在基站和終端之間準正交有信道特性。而大規模MIMO技術不符合綠色理念，大大增加了污染治理成本，其天線結構設計困難，需要全新的3D信道模型，所以必須結合天線的相關性和耦合度進行。通過與小基站的結合，大規模MIMO技術在毫米波頻段的天線尺寸恒定時，其頻率干擾會加劇，所以必須做好功率增益和干擾的協調工作。

2.2 高級多址技術

5G移動通信運用的非正交多址（NOMA）方式，可以提高頻譜效率，將一個資源分配給多個用戶使用。發送端運用非正交發送，主動引入干擾信息。而且其提升了接收機的復雜度，頻譜效率更高，非正交傳輸通過設計復雜的接收機換取更高的頻譜效率，使得非正交運用成為可能。

2.3 高頻段

目前移動通信系統3GHZ以下的頻段資源還比較緊張，所以其未來的發展趨勢就是運用高頻段，在3GHZ以上會擁有更加豐富的頻譜資源，所以必須要將這一區間的頻譜資源充分利用起來，有效解決頻譜資源緊張的問題。因為3GHZ以下的頻段資源飽和，所以可以運用微米波頻段中存留的閑置頻譜資源。毫米波主要運用在短距離傳輸中，其缺點非常明顯，所以被認為無法用于移動通信，比如其路徑損耗強、受周圍障礙物影響大、設備成本高等問題，目前運用得比較少。近年來，5G通信技術和半導體技術的出現，大大降低了其使用成本，并逐漸得到了運用。結合5G毫米波的使用，保證有源天線的尺寸不變，在其頻率增加時，其有效半徑與λ2/4π成正比，此時覆蓋半徑減小，收發天線之間自由空間的路徑損耗與載波頻率的平方（fc2）也成正比。在fc從3到3DGHz的轉變中，其覆蓋半徑損耗會增加20 dB，此時如果增加頻率，在鏈路一端天線的覆蓋半徑會保持不變，其路徑損耗也不會發生變化。反之，如果兩端天線半徑不變，此時路徑的損耗幅度就是fc2，在功率增加時，5G通信技術的信號寬帶更加廣泛，有利于消除路徑損耗，使得5G網絡中可以運用微米波。

2.4 D2D

無線多媒體業務越來越多，以基站為中心的傳統蜂窩通信系統進行小區覆蓋時無法移動基站和中繼站，使得其網絡結構靈活度受到限制，所以這一業務提供方式已經開始淘汰。5G移動通信技術中的D2D技術進行通信終端的直接通信不需要運用基站，其可以拓展網絡連接和接入方式。而且D2D的數據速率高、時延和功耗較低，實現了頻譜資源的高效利用，因為其可以進行短距離的直接通信，具有較高的信道質量，所以鏈路靈活性和網絡可靠性更高[3]。

3 5G移動通信關鍵技術發展的投資建議

因為5G移動通信技術的特點，其未來市場規模發展將會超過千億美元，所以布局時要依據主設備、光模塊、天線、小基站等進行。因此，要做好無線和網絡設備，5G移動通信技術的發展會推動其快速發展，大大提升我國企業在標準上的主導地位，在全球5G生態中提升我國整個國內產業鏈的參與度。而且5G移動通信技術的發展會大大增加基站數量，使得基站間連接光模塊的數量和速率發生躍變，5G基站的建設也會推動光模塊發展。同時MIMO多天線技術、超高頻和毫米波頻段也要做好準備，為5G移動通信提供射頻天線、射頻連接器件及電纜等配套設備。因為5G通信建設運用的組網覆蓋模式是“宏站+小站”，所以也要發揮小基站的作用，使之成為室分和網優的主流技術。

4 結束語

隨著5G移動通信技術的出現和發展，人們的生活發生了翻天覆地的變化，估計在2020年后5G移動通信技術會逐步得到推廣，大大提高未來移動互聯網業務的發展，滿足其快速增長的需求。目前5G移動通信技術還在發展研究階段，必須要結合其發展趨勢進行探索，進行5G移動通信系統關鍵技術規范的深入研究，發揮其在我國通信行業中的推動作用，實現我國通信行業整體的進步發展。