5G移動通信發展趨勢與相關關鍵技術

文/賴崢嶸

近10年來，移動通信技術更新速度顯著加快，移動通信不僅發生了質的變化，同時得到了當時社會的極大認可和滿足，5G移動通信是通信時代的發展方向，2020年后將大規模商用第五代移動通信系統。以我們對以前移動通信技術的發展規律來看，5G移動通信在傳輸速率和資源利用率得到加強，更重要的是，較好地解決了物聯和高可靠性應用的問題。同時移動通信的安全防范意識越來越強，5G移動通信將比我們在使用的4G技術有更高的質量改進。但5G移動通信發展過程中仍然需要很強的靈活性來實現自動化和智能網絡調整。

1 5G移動通信發展趨勢分析

隨著科技水平的提升，現在LTE網絡將逐漸滿足不了用戶體驗，這使得5G移動通信逐漸接入生活軌道，5G移動通信技術系統主要以無線技術為基礎，同時加強對網絡架構的革命幫助垂直行業、傳輸質量和系統效率的提高，以后我們的5G移動通信技術主要從這三個方面來提升：無線傳輸效率、智能通信系統和系統吞吐量以及無線通信頻率資源。

5G移動通信技術主要具備以下特點：首先，用戶的感知得到了提高，所以我們需要更加注重用戶體驗，提高通信網絡的傳輸速率、吞吐量效率和三維能力，這將成為通信網絡的一個重要指標；其次，5G移動通信系統更加完善，能夠全方面提高系統性能；最后，實現5G移動通信技術在生活中廣泛應用，帶動垂直行業的各項應用。

2 5G移動通信關鍵技術分析

2.1 設備間直接通信技術

設備間直接通信技術，直接通信也就是說不需要通過其他物件或載體來通信，而是直接可以交流的一種設備技術。我們以前的移動通信過程中，最開始是2G到3G再到4G，以及如今談到的5G時代，以前的移動通信網絡覆蓋模式比較傳統，但隨著設備間直接通信技術的產生，不僅可以讓移動通信過程中質量保證，同時降低了能耗。

2.2 多天線傳輸技術

通過采用多天線傳輸技術，利用足夠多的天線來解決5G移動通信技術中如何將高頻頻譜的利用率提高到10倍以上。該技術采用陣列天線，以提高天線覆蓋率，達到節能的目的。在5G通信中，更多的用戶的空間分多址（SDMA）支持大大降低了通信網絡的傳輸功率，提高了網絡覆蓋率，實現了綠色節能。在5G技術中，廣泛地引入了有源天線陣，增加了基站側的協同天線數量。協作天線的最大數目可以達到128。此外，原有的二維天線已擴展為三維天線。原有的二維天線陣也擴展為三維天線陣。結合高頻毫米波技術，這樣的話，用戶之間使用移動通信的時候不用受到同等級用戶的干擾，而且可以支持多用戶波束智能配置，提高無線信號覆蓋性能。

2.3 密集網絡技術

由于網絡中的信息傳輸需求隨時間和地點呈現出不均勻的特征。逐漸開發出密集網絡技術來解決目前的現狀。密集網絡技術的采用能夠讓網民使用的網絡范圍更加廣闊，而且還能保證系統容量的增加。5G移動通信將是在4G移動通信的基礎上得到進一步的改善，5G移動通信的網絡在4G技術的基礎上增加網絡覆蓋面積廣，而5G移動通信覆蓋面廣就是因為使用密集網絡技術，通過多種無線網絡的接入讓他的網絡覆蓋范圍大。說道密集網絡技術，它主要是通過兩種方式達到移動網絡覆蓋面廣，首先第一點就是在基站的外部設置很多根天線來增加網絡范圍面積；其次是在室外布置很多密集網絡，讓他們共同協作，增強有效性和準確性。但是，密集網絡技術還是存在缺點的，主要是在小范圍內存在一定的干擾，使得它降低了網絡的高效性。

2.4 同時同頻全雙工通信技術

同時同頻全雙工通信技術可以使雙向通信功能頻譜增強。我們現在有的通信技術當中，由于受到技術等一些外在因素，沒有辦法達到一個雙向通信的功能。這也造成了一定的無線資源的浪費。但是現在說的這個全雙工通信技術，他能夠完善開始所說的缺陷，達到資源整合，避免資源浪費在無線通信系統中。全雙工通信技術在很大程度上提高了頻譜的效率，主要是，發射信號同時接收他的信號，不過還是存在一定的瑕疵，就是會受到外界的信號干擾，雖然現在對外界的信號干擾有了大部分的阻力，但是想要全部打破干擾還是需要再開發研究。由于在器件/組網等方面都還有一些關鍵技術沒有解決，所以暫時不會放入4G移動通信系統，讓我們看看能否將來放入5G系統。

2.5 大規模的MIMO技術

MIMO技術其實就是多輸入多輸出技術，簡而言之就是多天線發射和多天線接收。MassiveMIMO技術基站需要配置大量的天線，這些天線集中在一個基站上。MIMO技術主要是利用多個天線的空間資源整合起來從而提高通信的質量，讓頻譜的頻率增強，同時通過波束集中通信范圍，讓通信設備的信號干擾減少；第三是使用MassiveMIMO技術可以通過降低發射的功率來提高基站的功率效率；第四是天線足夠大時，其線性編碼和檢測是最佳的。現在MIMO技術已經被無限寬帶通信系統采用，從而提高系統的容量。MassiveMIMO從LTEAdvanced已經開始使用，在全球的多個運營商取得較好效果，所以5G移動通信將其作為一個提高容量和效果的重要技術繼續保留。

3 結論

5G無線技術不是連接技術的逐步升級，而是一種新型的網絡，它支持規模、速度和復雜性空前高度多樣化的終端。5G移動通信更加強調用戶在體驗過程中的速度感，如軟件打開速度、玩游戲看視頻的網速等等，同時解決電梯沒有信號的難題，這對于今后日常生活用網體驗來說是非常好的。更重要的是，5G通過mMTC和URLLC特點將工業領域、農業領域、交通領域、醫療、教育等等都將產生深遠的影響，可以說，5G將改變產業。