5G移動(dòng)通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)探討

中國人民武裝警察部隊(duì)指揮學(xué)院 天津 300250

1 5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

4G移動(dòng)通信技術(shù)開啟了視頻時(shí)代，5G移動(dòng)通信技術(shù)是移動(dòng)通信領(lǐng)域變革的焦點(diǎn)，為萬物互聯(lián)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持是，必將顛覆人們?cè)猩罘绞剑_啟智慧時(shí)代。5G移動(dòng)通信技術(shù)具有的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，頻譜利用率非常高。這一點(diǎn)特點(diǎn)在5G移動(dòng)通信技術(shù)設(shè)定中就以明確，能夠大幅度提升高頻譜資源的利用率。就明確科技發(fā)展現(xiàn)狀而言，很多方面都受制于高頻段穿透能力，高頻段資源利用率還比較低，致使無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以取得重大發(fā)展突破。第二，超前的設(shè)計(jì)理念。5G移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)先設(shè)計(jì)目標(biāo)定位在室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能及其業(yè)務(wù)支撐能力上，這是傳統(tǒng)通信設(shè)計(jì)理念沒有涉及的。第三，通信性能非常高。4G移動(dòng)通信的運(yùn)行方式是將信息的傳輸碼和兩個(gè)傳輸之間的技術(shù)作為核心目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)通信。而5G移動(dòng)通信技術(shù)既能實(shí)現(xiàn)信息和編碼的傳輸，也可以實(shí)現(xiàn)多天線、多用戶、多地區(qū)聯(lián)合通信，通信性能將得到大幅度提升[1]。

2 實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

（1）同時(shí)同頻全雙工技術(shù)。同時(shí)同頻全雙工技術(shù)實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信的主要技術(shù)，主要機(jī)理是設(shè)備發(fā)射機(jī)和接收機(jī)占用相同的頻率資源進(jìn)行同時(shí)、同步工作，在運(yùn)行中可以同時(shí)使用，相同的頻率，這一點(diǎn)是現(xiàn)有頻分雙工和時(shí)分雙工技術(shù)無法比擬的，是5G移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵技術(shù)。可有效減少傳統(tǒng)雙工模式對(duì)頻率資源的消耗量，提升頻譜利用率，能夠?qū)o線資源的使用效率提升一倍上，從而顯著提升移動(dòng)通信系統(tǒng)吞吐量和容量，滿足5G移動(dòng)通信高速度、大容量的發(fā)展需求。

（2）密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從能夠提供的流量角度來看，5G移動(dòng)通信是4G移動(dòng)通信的1000多倍，關(guān)鍵原因是在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用了先進(jìn)的密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在具體應(yīng)用中主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一是可在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的宏基站之外，設(shè)置更多的天線，從而更好地?cái)U(kuò)大室外空間；其二可以在室內(nèi)布置很多密集網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)密集度越大，形成的信噪比增項(xiàng)會(huì)更加客觀，這一點(diǎn)也是密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠推廣應(yīng)用的主要原因。通過應(yīng)用密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可更好地提升5G移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提升使用的靈活性，擴(kuò)大5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

（3）多天線傳輸技術(shù)。多天線傳輸技術(shù)指的是通過有源天線列陣的方式進(jìn)行布置天線，通過毫米波將各有源天線連接成一個(gè)整體，從而更好地提升天線覆蓋率和應(yīng)用性能，此種高覆蓋率的天線布置方式，能夠更好地節(jié)約能源，符合綠色、低碳、環(huán)保、節(jié)約能源發(fā)展理念的需求[1]。和傳統(tǒng)單天線布置技術(shù)相比，多天線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)無源到有源的轉(zhuǎn)變，可以說實(shí)現(xiàn)了二維到三維的轉(zhuǎn)變，是高階MIMO天線布置方式，到大規(guī)模天線列陣方式的轉(zhuǎn)變，在具體應(yīng)用過程中，可將5G移動(dòng)通信應(yīng)用的頻率效率提升幾十倍以上，也是目前5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展研究的關(guān)鍵技術(shù)。

在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用多天線傳輸技術(shù)，其基站側(cè)能夠支持的協(xié)作天線數(shù)量提升到128根，將天線布置方式從二維提升到三維，可形成更加先進(jìn)的3D-MIMO技術(shù)，從而滿足多用戶波束智能賦型的需求，以降低不同用戶在使用5G移動(dòng)通信技術(shù)之間的相互干擾，同時(shí)利用高頻端毫米波技術(shù)，能夠更好地改善目前無線信號(hào)的覆蓋性能，提升應(yīng)用效果，為5G移動(dòng)通信技術(shù)的推廣和發(fā)展提供基礎(chǔ)技術(shù)。

（4）新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷加快的背景下，人們對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是扁平化結(jié)構(gòu)，雖然建網(wǎng)成本比較低，但存在一定的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，難以滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)囊蟆?G移動(dòng)通信采用了新型C-RAN接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，和傳統(tǒng)扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，C-RAN接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一種基于集中化處理、協(xié)作式無線電、實(shí)時(shí)云計(jì)算的新型綠色無線接入式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其主要優(yōu)勢(shì)是能夠通過降低的成本，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)之間無線信號(hào)傳輸，能夠滿足上百個(gè)5G移動(dòng)通信基站服務(wù)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通信的要求，實(shí)現(xiàn)上百平方公里范圍內(nèi)的無線接入系統(tǒng)。而且C-RAN接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在設(shè)計(jì)中加入了先進(jìn)的協(xié)同技術(shù)，抗干擾能力非常強(qiáng)，而且能耗低，既能大幅度提升頻譜的利用率，也可以實(shí)現(xiàn)智能化組網(wǎng)的動(dòng)態(tài)使用。集中處理技術(shù)的應(yīng)用這可以大幅度降低維護(hù)成本，減少5G移動(dòng)通信系統(tǒng)運(yùn)維支出，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。

（5）D2D技術(shù)。目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋以小區(qū)為單位，雖然布置方式比較靈活，但難以滿足大流量甚至是超大流量的發(fā)展要求，在5G移動(dòng)通信技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，此種網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式，將會(huì)被逐步取代。而是采用D2D的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間的直接通信，無須再借助中間載體，而且網(wǎng)絡(luò)的連接和接入更加科學(xué)合理，方便快捷[2]。設(shè)備和設(shè)備之間的通信屬于短距離通信，因此，信道質(zhì)量非常高，采用D2D的技術(shù)能夠大幅度提升數(shù)據(jù)傳輸速度，縮短延時(shí)時(shí)間，降低能耗。同時(shí)終端設(shè)備可以分布在任何位置，促使5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率更大，能夠支持更加靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方式。雖然目前我國D2D技術(shù)還采用廣播、組播、單播等技術(shù)方案，但在5G移動(dòng)通信時(shí)代，必將發(fā)展D2D增強(qiáng)技術(shù)，如：基于D2D的中繼技術(shù)、聯(lián)合編碼技術(shù)等[2]。

4 結(jié)束語

綜上所述，5G移動(dòng)通信技術(shù)的出現(xiàn)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，代表著人類即將進(jìn)入萬物互聯(lián)的智慧時(shí)代[3]。隨著5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的不斷更新升級(jí)，未來5G移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)更好惠及全人類，值得大范圍推廣應(yīng)用和發(fā)展。