5G核心技術研究發展探析

孔慶玉 商文宇

[摘 ? ?要] 隨著我國社會經濟的不斷進步和發展，現階段4G移動通信網絡技術已經逐漸不能夠滿足移動互聯網以及物聯網兩大領域的根本需求，5G通信必將成為未來通信技術發展的主流。作為中美貿易摩擦的導火索，我國的5G通信技術在華為等通信行業翹楚的不斷科研下，已經走在了世界通信技術發展的前列，5G的核心技術已經不僅僅是一個國家無線移動通信技術領域的成就，儼然已經上升至國家發展的戰略層面。因此，深入研究5G通信的核心技術，推動這種全新的無線移動通信技術以滿足我國未來網絡社會長期發展的需要已經成為當前通信領域所要面臨的主要課題，是實現戰略強國、科技強國的根本途徑。

[關鍵詞] 5G;核心技術;移動通信技術

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 068

[中圖分類號] TP311 ? ?[文獻標識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2019）19- 0159- 02

0 ? ? ?前 ? ?言

5G也稱第五代移動通信技術，是第五代移動電話行動通信的標準，核心的原理就是通過完善相關核心技術來提升通信網絡的性能，進而滿足當下移動通信網絡市場的需求。隨著科學技術的不斷發展和進步，未來的通信網絡將迎來成百上千倍的數據容量增長，多人視頻通話、智能終端、游戲、3D電影以及各種高質量節目都對移動網絡通信技術有著更高的要求，為了應對這些全新形式的市場挑戰，通信企業必須重視對5G核心技術的研究，5G核心技術的發展也將成為未來通信領域的研究重點。

1 ? ? ?5G通信技術的發展趨勢

1.1 ? 5G將實現服務體驗的優化以及應用場景的拓展

當前我國的智慧農業、人工智能、智能駕駛等多個領域都已經應用了5G技術，但是在不斷的實踐過程中不難發現，5G至今為止依然僅僅只能被當作一種通信技術來優化行業信息傳輸的可靠性和效率性，并不能夠在功能上給予行業帶來質的突破，這也是當下我國5G核心技術發展的主要困難。未來的5G技術發展必須要與垂直應用行業的核心技術相匹配，從客戶需求的痛點著手，5G核心技術的研發目標就是要實現服務體驗的優化以及應用場景的拓展。

1.2 ? 5G將實現體系系統的穩定以及通信信息的安全

在這個信息化爆炸的時代，信息安全是通信技術發展過程中不可忽視的重要問題。雖然5G的眾多安全技術中，云化的數據存儲、多地址、虛擬化網絡架構等技術能夠在一定程度上為客戶的應用提供一定的保障需求，但其根本上還是容易遭到網絡黑客或外部的侵襲。未來的5G網絡通信技術的核心發展方向就是要保障信息傳輸的安全性，這也是通信運營商最為重視的領域，高效的傳輸效率并不能夠使5G立足于不敗之地，只有輔助以更加穩定的安全防范技術，才能夠使5G的體系能夠穩定運營。

2 ? ? ?5G技術的特點

2.1 ? 非正交多址接入技術

5G的非正交多址接入技術的基本思想就是主動引入干擾信息，在發送端采用非正交發送，在接收端采用串行干擾刪除接收機實現正確的解調。采用這種技術的核心特點就是干擾較低，在高速運動的條件下也能夠保持很高的傳輸效率，并且這種高速的傳輸效率能夠實現多用戶共享。

2.2 ? 高頻段傳輸

現階段的移動通信傳統工作頻率主要集中在3 GHz 以下，這就造成了這部分頻譜的資源十分擁擠。而5G技術采用的是高頻段位，其可用的頻譜資源十分豐富，解決了當先移動通信頻譜資源匱乏的局面，能夠實現短距離極高速度的通信。5G所采用的高頻段位是未來移動通信的主要發展趨勢，能夠架設足夠量的小型化天線、設備以及帶寬。

2.3 ? 超密集組網

5G技術所采用的超密集組網解決傳統移動通信網絡覆蓋以及系統容量的問題，極大地提升了網絡覆蓋面積以及系統容量，能夠實現通信業務的分流，能夠實現更高效的頻率復用以及更具靈活性的網絡部署。但這種密集型的網絡部署也存在一定的難題，小區彼此間的干擾已經成為制約系統容量發展的主要因素，如何提升終端能力以及小區間的協作成為5G密集網絡方面的熱點課題。

2.4 ? 大規模MIMO

5G技術的大規模MIMO實現了傳統4G網絡所不能夠滿足的能量效率以及頻譜效率的數量級提升需求，使得能量效率和頻譜效率都得到了顯著的提升，同時，5G技術所采用的大規模MIMO由于使用簡單的檢測方法和線性預編碼，使得快速衰落和噪音對系統的影響逐步消失。

3 ? ? ?5G通信的核心技術

3.1 ? OFDM 優化的波形與多址接入技術

5G的OFDM 技術是4G OFDM 技術的優化版本，具有較強的兼容性和相對較高的頻譜效率，可以擴展至大帶寬應用，更為重要的是，這種核心技術的能耗較低，且信號抗干擾性較強。通過增強頻率本地化來實現不同用戶與服務器之間更高的多路傳輸效率，進而滿足了5G可靠、高速的數據傳輸要求，多地質的接入技術使得5G的傳輸更加穩定，頻譜效率更高，使得5G通信技術更具連接性功能。

3.2 ? 新型網絡框架搭建技術

5G通信的未來發展主流趨勢就是要滿足多種服務的需求以及多場景的應用，因此，5G通信的核心網絡架構就必須兼具簡單性和靈活性的特點，進而實現其數據多途徑傳輸效率的增強?；谶@種要求下，5G網絡框架搭建所采用的核心技術拓展時間間隔以及自包含集成子幀，這兩種技術的使用可以使5G的網絡框架搭建更加靈活，實現同頻率不同 TTI 的多路徑數據傳輸，進而實現同一頻率的多路傳輸。

3.3 ? 集群化無線技術

5G技術實質上是對現有的全部通信技術進行集成，通信信息傳輸性能的提升完全是通過技術的組合得以實現，因此，這種集群化的無線技術就是5G技術的核心技術之一。首先，5G通過使用MIMO 技術來增加基站容量，顯著提升信道容量，再結合智能波束成型技術來提升信號的集中度，進而實現覆蓋區域的擴展;其次，5G采用Wave 技術以及頻譜共享技術來實現信息的高頻段頻譜傳輸，為客戶的數據傳輸提供極致的速度體驗;第三，5G通過設備和基站內的多根天線結合波束追蹤算法以及智能波束成型來提升5G毫米波的覆蓋范圍，進而排除障礙物對信號的阻擋。

4 ? ? ?5G核心技術在通信領域的應用發展

作為當前世界范圍內通信領域應用最為廣泛的系統之一，安卓系統被廣泛應用在智能手機和平板電腦，安卓系統是一種基于Linux開發的操作系統，使用分層架構，即：應用層、框架層、執行層和內核層，5G核心技術通常應用在系統的核心層，5G核心技術在滿足當下安卓系統基本需求的同時，還能夠為通信用戶提供更加便捷的服務，是未來通信領域發展的主要方向，具有極高的應用價值。

4.1 ? 與安卓系統核心層進行有效對接

在未來的通信應用發展中，安卓系統通過自身系統的開源代碼將5G核心技術進行改進和完善，使其核心技術能夠盡快適應和接受系統，通過5G核心技術應用后的安卓系統可以分為四種架構，即：應用程序層、應用程序框架層、運行時層以及系統內核層，四個部分可以隨時進行調整，系統的性能和穩定性得到長足的發展。此外，5G核心技術的應用能夠大幅改善安卓系統的存儲空間，通信傳輸的質量和效率也與4G模式具有天壤之別。

4.2 ? 與拍照技術進行有效對接

在未來移動通信領域的發展中，手機的拍照技術是主要發展領域，通過5G核心技術的應用，能夠加強手機攝影攝像方面的控制，光影的變化、動態鏡頭的捕捉都會得到極大的改善，5G核心技術的應用對照片的成像質量有著質的改變。此外，照片質量的提升必然會造成照片存儲空間增大，5G核心技術的應用極大地釋放了移動設備的存儲空間并提升其存儲速率，使得移動終端攝影攝像捕捉能力有了較大的提升。

4.3 ? 與云計算進行有效對接

5G核心技術在移動通信領域應用的優勢數不勝數，其中最為突出的優勢就是與云計算的有效對接。云計算是我國移動通信未來發展的主要領域，5G核心技術與云計算的有效對接使得移動通信呈現出不同的計算方式，進而提升系統服務人們使用的質量。此外，隨著人們生產和生活方式向移動通信客戶端方向發展，5G核心技術的應用范圍也將越來越廣泛，更多智能系統的發展將層出不窮，5G核心技術與云計算的有效對接使得整個移動通信網絡向著低能耗網絡和高智能方向發展，用戶將體驗到更加具體、完整和個性化的網絡服務。

5 ? ? ?結 ? ?語

5G技術作為21世紀通信技術的主流技術必將改變我國各行各業的業務形態，是國家層面上的戰略發展技術，未來也會有越來越多的領域能夠應用到5G技術。當前我國的5G技術積累了一定的優勢，但在多地址技術和無線技術等核心技術方面尚存在一定的不足。我國必須要加強對5G核心技術領域的研發支持，激勵創新，培養5G領域擁有自主知識產權的龍頭企業，為掌握世界范圍內的5G建設和產權化的主動權打下堅實的基礎。

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