關于5G移動通信的關鍵技術與發展趨勢探析

張志華，郭曉明

（中國移動通信集團山西有限公司，山西 太原 030032）

科學技術水平的快速進步，極大地促進了移動通信技術的發展，使之在短時間內由2G、3G技術發展到了4G技術，提升了移動通信用戶的實際應用體驗。但面對社會快速發展的需要，4G技術也開始表現出有心無力，所以5G移動通信技術的出現也成為大勢所趨。

1 5G移動通信技術簡述

5G，即第五代移動通信技術，其主要從第四代移動通信技術發展而來，當前5G技術還存在一些缺陷，故并未在大范圍內推廣。但不可否認，其將會是今后幾年時間里移動通信業重點發展方向。未來，5G技術的頻譜利用率必定會越來越高，相較于4G技術其信息傳輸速度也會更快。不僅如此，其在傳輸失效、覆蓋性能以及用戶體驗等方面的提升也會更大。同時5G技術還會與無線通信技術相融合，從而積極迎合人們的實際需求。

2 5G移動通信的關鍵技術

2.1 高頻段的傳輸技術

目前，移動通信技術的頻譜資源以變得十分擁擠，之所以出現這樣的情況，主要還是受過多頻段的影響，且多在3GHz中集中，但在高頻段中卻有很多可使用的資源，開發這部分資源，既可有效緩解使用資源緊缺的情況，數據也能更快的傳輸[1]。所以，這一技術對5G移動技術至關重要，且其也會受到諸多因素的影響，如氣候環境、距離等，導致信號的穿透能力被弱化。因此，在技術的開展與研究過程中，要求監測中心圍繞系統的設計展開深入研究，以堅實的基礎助推資源優化配置效率提升。

2.2 大規模的MIMO技術

在促進通信系統傳輸速率和頻譜效率提升方面，多天線技術發揮了重要作用，當前已廣泛應用于諸多無線通信系統中。MIMO具有較大的規模，基站需對大量的天線進行配備，并在一個基站上集中配置這部分天線。此舉的可取之處是能夠對空間維度資源進行深度挖掘，從而使頻譜效率大大提高；同時在一定范圍中集中波束，也可以使其免受諸多干擾；同時大大降低發射功率，實現功率效率最佳化。另外，當天線的大小與要求相一致時，其線性編碼與監測均可以達到最好。正因如此，所以有效拓寬了大規模MIMO技術的使用范圍，借助現有信息，可以掌握天線數量與頻譜效率大小的密切聯系。

2.3 Device to Device(D2D)技術

Device to Device（D2D）通信屬于新型技術的一種，其經系統控制，各終端可以通過復用小區資源直接通信，其對提高蜂窩通信系統頻譜效率、降低終端發射功率極為有利，進而有效解決無線通信系統頻譜資源不足的問題。因為距離較短的時候進行直接通信，信道質量很高，D2D可將高數據速率、低時延以及低功耗實現；利用大范圍分布的終端，可將覆蓋有效改善；高效利用頻譜資源；支持靈活性更強的連接方法和網絡架構，促進鏈路靈活性、網絡可靠性的顯著提升[2]。現階段，D2D主要為廣播、組播和單播技術方案，今后將對包括D2D的中繼技術、多天線技術和聯合編碼技術等在內的增強技術予以大力發展。

2.4 新型網絡架構技術

現階段，LTE接入網主要運用網絡扁平化架構，把系統時延減小了，也最大化控制了維護、建網成本。在人們不斷改變網絡要求時，隨之形成了5G移動通信中的新型網絡架構技術，進而使今后可能產生的業務需要得到了滿足。在應用此技術的過程中優點較多，包括低時延、低成本等。今后，5G可能會采用C-RAN接入網架構。其屬于綠色無線接入構架，由三部分構成，包括集中化處理、協作式無線電和實時云計算構架。對成本較低的高速光傳輸網絡予以運用，無線領帶信號在集中化的遠端天線間以及中心節點間進行傳輸，可以覆蓋的基站服務區域在一百個以上，覆蓋面積超過100km2。協同技術在C-RAN架構中較為適用，以促進頻譜效率的提升，并把功耗與干擾相應降低。與此同時，其在動態智能化組網中也比較適合采用，方便維護通信系統，把通信運營成本有效降低。現階段，對于這一技術研發的重點放在了中控制、基帶池RRU接口定義等方面。

2.5 基于濾波器組的多載波技術

在5G系統中，基于濾波器組的多載波技術是至關重要的一項內容，其可以高效處理5G系統以及頻譜效率中多徑衰落的現象[3]。FBMC是5G系統多載波方案中不可或缺的方式之一。就對FBMC技術而言，當調制和設計的原型濾波器有所改變時，多載波的性能也會一并發生改變，為了符合需求的一個特定頻率的相應特征，子信道的數量不能超過原型濾波器的長度，而要達到這一點難度很大，同時設備硬件的效果也和此情況有著極為密切的聯系。所以，在FBMC中最關鍵的就是將5G發展對濾波器組的要求解決好[3]。

2.6 直接通信技術

通過對5G移動通信技術予以使用，可使不同設備之間的直接通信由理想變為現實，進而把能耗和時延降低，使頻譜資源的作用得到更好的發揮，顯著提升5G通信效率和質量。在5G移動通信網絡中，若是想促進數據流量有效提高，就必須利用密集網絡技術的形式。將5G移動網絡的數據流量分布在熱點和室內地區，促進用戶性能增強，使網絡覆蓋率有效擴大。目前，智能終端設備已進入千家萬戶，用戶對數據流量的要求也越來越高。所以5G移動通信就一定要借助超密集網絡技術來實現預期的目標。此技術的應用，一方面能夠把系統的容量增加，另一方面也可將網絡覆蓋范圍擴大，但同時也有諸多缺點存在，如當范圍較小時，便極易受到干擾，不利于提升網絡能效[3]。

3 當前5G移動通信的發展趨勢

3.1 5G要有明顯突破

現階段，隨著人們生活水平、生活質量的不斷提高，讓5G移動通信在通信技術中脫穎而出，其代表了新的移動數據。同4G、3G、2G相比，5G的突破更大，不僅網絡速度會持續增加，且相關技術與器械也會進一步增強。在4G技術中用戶使用依然不斷發生問題，如信息數據的傳輸質量、傳輸的安全性等。而在研發5G移動通信時，就應重視4G網絡問題并想法將其改變，以把技術化、先進化特征更加明顯的移動通信平臺建立起來。

3.2 5G移動通信的傳輸效率高，范圍覆蓋廣

如今，快速發展的社會與互聯網無疑均為5G技術的發展與應用提供了良好的先決條件。5G技術同3G、4G等移動通信技術相比，其在信息數據傳輸方面具有更快的速率，可應用于各類智能化產品中，快速的傳輸和處理數據、信息，讓現階段的諸多得到有效解決，如傳輸效率慢、數據信號不穩定、數據不安全等，把更好的體驗感帶給用戶。與此同時，不斷提升的5G技術，在一定程度上也會增強網絡體系，拓寬網絡覆蓋面，增強網絡影響。另外，還會增強人們在室內的網絡信號，為人們的生活和發展帶去極大的便利。5G移動通信的發展，除了在技術上體現出來外，也會降低息技術的發展成本，將移動通信的特點結合起來，建立健全通信管理質量，把通信成本有效降低，進而合理分配通信資源，減少一些無謂的時間、金錢及人力的損耗，促進相關單位經濟水平的顯著提升。

4 結束語

總而言之，5G移動通信技術是未來通信系統發展的必然趨勢。但其在發展與推廣的過程中難免會遇到諸多問題。而只要能夠對過去的移動通信技術的發展經驗予以吸收借鑒，同時結合實際情況，對5G移動通信中的重要技術展開深入探討和研究，就一定可以把技術難關一一攻克，順利發展與應用5G移動通信。