5G移動通信發展趨勢及若干關鍵技術探討

劉霄 林海

【摘要】通信是指一種雙向行為，收發信息的雙方通過約定好的傳輸方式完成數據的交換，實現溝通目的。從人類誕生開始，通信就從未中斷過，而隨著經濟進步和科技發展，通信方式已經從文字、印刷、信號塔、無線電話發展到移動互聯網，現階段又走入了5G移動通信新時代。本文將從5G通信技術的優勢、現有技術問題，以5G移動通信的關鍵技術等方面入手分析和探討5G移動通信在生態產業鏈、智慧終端普及、構建萬物互聯模式等領域的發展趨勢，為5G移動技術在國內的快速穩健發展提供一定的參考意見。

【關鍵詞】5G;移動通信;發展趨勢;關鍵技術

中圖分類號：G212? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.10.091

1. 引言

我國移動通信技術已經實現了從2G、3G、4G直至5G的快速發展和突破，在日常生產生活的各領域，都起著重要的作用。根據相關統計數據，我國截止2020年3月5G基站建設數量已達19.8萬個，同年5月我國5G基站建設數量達25.8萬個，2020年更是成為5G規模建設的開啟之年，中國聯通、中國電信、中國移動三大網絡運營商在5G建設方面的資金投入增速在5%-15%之間，足可見5G通信技術的重要意義和發展前景，而想要了解5G技術的發展趨勢，首先需要明確5G通信技術相較于4G通信技術的優勢，即它獲得發展的必然性。

2. 5G通信技術的優勢

5G通信技術是對4G通信技術的繼承和發展，通過更高的傳輸速率、更高的資源利用率，為客戶構建更優質的服務，帶來更良好的使用體驗：

2.1. 先進的設計理念

通信技術和通信業務作為深入社會發展方方面面的技術之一，可以為構建更高效率的生產生活環境作出貢獻，而5G移動通信技術的設計理念是在完成基礎的通信服務之上，通過高信息傳播速度實現信息的快速準確交換，雙方在無線網絡條件和背景之下的交流和溝通突破了時間和空間的限制，為業務內容的拓展、業務開展形式的豐富提供了更先進的技術支撐，可以帶來更廣泛深刻的產業變革和優化。

2.2. 更低的資費價格

在研究、發展、應用、拓寬新技術過程中所產生的高額人力、資金、資源投入成本，最終都會以資費形式由處在使用終端的用戶付出，變相增加了客戶的使用成本，弱化了使用優良感，而5G通信技術相對于4G通信技術，可以通過技術的優化和擴展提高資源的利用效率，實現按需求、按計劃配置資源內容，減少網絡運營商的前期投入和后期運行維護成本，從而帶動使用成本的降低，加速降費提速的改革進程。

2.3. 更高的高頻譜利用率

在現有4G通信技術的使用范圍內，對于高頻段的頻譜利用率較低，無法實現其信號強穿透力與無線寬帶技術的有效融合，發揮高頻譜的信號優勢，而5G通信技術則可以轉變現有核心技術手段和方式，實現對高頻譜與光載無線組網的有機融合和合理利用，提高高頻譜的利用效率，避免資源浪費，提升信號傳輸質量。

3. 5G通信技術的現有問題

5G通信技術雖然具有廣闊的發展前景，但相對應其發展規模和需求，現有發展狀態和技術水平仍存在一部分待提高問題：

3.1. 技術與系統融合

5G通信技術是對無線通信業務和無線通信技術的融合，可以實現未來發展環境中多樣技術手段和多種業務開展形式的正向帶動，并通過信號的全方位覆蓋保證業務開展的兼容性和優勢性，但現有技術研發水平暫無法實現技術與系統矛盾沖突點的有效化、針對化解決，對于相關業務的拓展存在一定的制約問題。

3.2. 容量和頻譜效率

未來經濟的高速發展模式勢必帶來對通信技術手段高水平高規格的要求，希望可以通過優化頻率空間的使用效率實現個人使用感的提升和服務業務的多點開花，但現有5G通信技術水平一方面無法突破覆蓋層次、站點密度等技術難題，另一方面無法轉變在技術研發實驗過程中產生的高投入對于運行成本的影響，而這種影響也終將導致5G套餐資費的提高，影響技術的發展速度、規模和用戶的使用感。

3.3. 終端設備

移動終端是完成5G通信技術和5G通信服務的關鍵，可以實現對技術的實際轉化，但現有5G技術對于移動終端設備的電池、芯片等工藝有嚴格要求，限制了基于目前用戶持有移動設備體驗5G服務的規模，所以在5G技術的開發和探討中也要考量先進技術對于硬件設備功能的豐富性和最終的穩定運行情況，避免技術無法被最終轉化為實用條件。

3.4. 產業生態

5G高新技術所帶來的在相關產業應用方面的變革，凸顯了其經濟效益，也必然會對通信產業帶來震蕩，而現有的5G移動通信產業缺乏正確引導和規劃，不具備生態性、結構性和科學性，需要在研發技術的同時優化產業層次，拓寬產業格局，避免一家或幾家通信企業獨大的局面，影響和制約了通信產業和技術的健康、良性發展。

4. 5G移動通信的關鍵技術

想要探討5G移動通信的未來發展趨勢，首先需要了解5G移動通信的關鍵技術，實現具體問題具體分析：

4.1. 無線傳輸技術

4.1.1. 大規模多輸入輸出技術

簡單來講，5G移動通信技術是通過更高標準的連接密度、峰值速率實現對現有4G技術的提升，其研究和發展也使頻譜效率這一概念走入人們的視野。其基本概念是通過實現信號更高效率的傳送和接收，提高傳輸信號的使用效率，在相對應基站的幫助之下實現無線網絡傳輸，其核心屬于無線傳輸技術。通過對若干獨立的子信號進行傳送，實現基本的傳輸任務，減少信號干擾，提高空間分辨和頻譜使用效率，實現能耗的降低和容量的提升，優化客戶使用體驗。

4.1.2. 基于濾波器組的多載波技術

濾波器組多載波技術的應用可以通過對單獨子載波的相應控制，減少其所能受到的干擾，并實現對單獨子載波的數據處理，從而提升數據處理效率，并減少因單個基站或設備發生故障而影響數據整體傳輸的問題，提升5G技術的運行性能和傳送信號的可靠程度，為各應用商業務的正常開展提供技術性保障和支持。

4.1.3. 同時同頻雙工技術

同時同頻雙工技術可以有效避免傳輸信號的干擾問題、網絡資源浪費問題，并有效提升頻譜的靈活使用度，實現資源的優化配置，在理論層面可以達到傳統信號傳輸速率的兩倍及以上，為優化處理數字信號提供更多的條件，也是未來5G技術發展和研究的重點領域。

4.2. 無線網絡技術

4.2.1. 自組織網絡技術

自組織網絡技術是對傳統4G通信技術的變革，可以轉變現階段和模式下架設網絡、后期運營維護由人工進行的現狀，減少企業在運營維護和人力資源投入中的成本，通過自配置、自愈和、自優化等能力的運用，實現自我組織、自我完善，提升企業經濟效益。

4.2.2. 超密集異構網絡技術

超密集異構網絡技術可以通過站點之間距離的縮短，實現低功率節點的有效部署，提升節點密度，擴展用戶的使用范圍和空間，優化現有服務質量和服務領域，節約使用資源，優化使用程序。

5. 5G移動通信的發展趨勢

5G信息技術的發展和凸顯，使得其核心技術成為了定義新移動通信技術的標準，既保留了原有移動通信技術的優勢，又實現了在此基礎之上的創新、融合和發展，使得通信技術更加智能化、高效化、科學化，既減少了資源配置中的浪費問題，又擴展了移動通信信號的覆蓋范圍，可以實現移動網絡對于社會經濟發展的持續性帶動作用：

5.1. 滿足高清視頻要求

與4G通信技術相較而言，5G技術有更高的信號吞吐效率、處理效率和傳輸速度，可以提升高清視頻信號的傳播范圍，使得高清視頻播放流暢、清晰，優化服務質量，滿足客戶的服務需求。

5.2. 滿足虛擬現實要求

對于虛擬現實技術的探索一直在持續進行當中，希望可以通過對于視覺、聽覺技術的研發，融合通信技術手段，實現用戶3D感受的提高，完成感官體驗的升級，增強情感共融，更可以通過對虛擬技術的完善，幫助其在醫療等領域實現更廣泛的應用和對不同領域現有技術的發展。

5.3. 滿足物聯網要求

物聯網的建設是在科技發展中的必然趨勢，其概念是通過信息通信技術實現萬物互聯，在現有部分領域已基本實現其雛形，但還未得到更廣泛的普及，而應用5G移動技術可以通過頻率拓寬和資源利用效率的提高，提升物聯網平臺的流暢性和穩定性，并結合網絡技術中定位、追蹤、管理等方式，實現物聯網架構的科學、高效和優質。

5.4. 滿足智慧城市的發展需求

智慧城市概念的提出是以移動通信技術和大數據發展為背景，推動城市建設的優化，在云計算、物聯網技術的共同帶動之下，實現人們生產生活水平和體驗的提升、管理的高效、問題處理的迅速，而5G通信技術的快速發展則可以推動智慧城市的建設。

5.5. 滿足社會的進步需求

5G通信技術的快速高效發展，使其服務于社會發展各領域的理念轉化為現實能動性，在軍工、民用、航天等多領域通過信號的快速準確傳輸，優化現有服務結構和模式，帶動相關領域的有效進步，實現新時代發展背景之下社會的高速、穩定運行。

6. 結語

5G移動通信技術為未來生活的智能化、簡便化、優質化提供了多種可能，可以通過技術的進步實現對人類社會文明的帶動作用，雖然在現有研究過程中難免存在技術層次的問題，但隨著相關技術人員的不斷研發和難點的突破，在不遠的將來5G移動通信技術一定會為我國各領域的快速發展提供其堅實的助力作用。

參考文獻：

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