5G移动通信发展趋势及关键技术探讨

5G移动通信发展趋势及关键技术探讨

作者：薛迪

来源：《无线互联科技》2015年第16期

摘要：随着科学技术的不断发展，互联网技术实现了长足进步，当前已经出现了5G移动通信，将来一定会得到较快的发展。利用5G移动通信可以帮助人们更好的适应信息社会，这一技术比4G技术频谱更高，可以大大提高传输速度，使资源发挥更大的作用。文章论述了5G移动通信技术的概念，研究了5G移动通信技术的性能。 关键词：5G移动通信；发展趋势；关键技术

随着网络与信息技术的迅猛发展，人们对无线移动通信网络的数据数量要求越来越高。促进了新兴智能业务的发展，要求移动通信技术提供速度更快、效率更高、智能化的网络技术。当前4G移动通信技术已得到广泛应用，已着手研发5G移动通信技术。应用5G移动通信技术，可以帮助人们尽快实现全球智能终端的普及，加快移动互联网的发展。本文展望了5G移动通信技术在未来的发展，同时研究了其中的核心技术。 1.5G移动通信概述与总体趋势

为了顺应人们2020年以后对移动通信的网络需求，而着力于开发5G移动通信技术，5G移动通信技术与前面技术相同，可以使频谱利用率达到最佳，与4G移动通信技术相比，其网络传输速度更快，可以使各种资源发挥更大的作用，无线功率将更加强大、传输速度将大大加快、系统的安全性将更高。5G移动通信技术有效结合其他无线移动通信技术，从而创建成新时期高效率的移动信息网络，可以在将来10年内满足人们对移动网络的需求。5G移动通信技术也将因此而得到长足发展，系统设计的重点则是海量传感设备和机器与机器通信的支撑能力。同时5G系统将达到灵活性最高，可以自行感知和自行调整，可以在将来信息社会中发挥更大的作用。

当前，世界各国的移动领域都在着手开发5G技术。欧盟于2013年在第七框架启动了主要针对5G技术的项目研究，该项目研究一共有29个国家和地区，我国华为公司参与其中；我国和韩国都建立了5G技术论坛和IM-2020（5G）推进组，我国的863计划也在2013年6月和2014年3月分别着手开发5G技术的一期和二期课题。当前，世界发达国家都在致力于研究5G技术的应用需求和候选频段、核心技术等，并争取在2015年世界无线电大会前后有所成果，计划在2016年进行标准化研究。

开发5G移动通信技术的主要动力在于互联网的迅猛发展，将来各行各业的发展都将依靠移动互联网，当前越来越多的用户利用固定互联网技术完成自己的各种业务活动，由于出现的云计算和后台服务得到了人们的广泛认可和应用，所以要求5G移动通信技术的传输质量和系

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统容量达到更佳。5G移动通信系统为了取得较快发展，将有效与其他无线移动通信技术结合在一起，可以有力支持移动互联网的发展，依据当前界内人士判断，将来无线移动网络业务能力包括5G在内将会提高3个维度。

（1）进一步研发新型无线传输技术，保证资源利用率提高10倍以上；（2）通过创建新型体系结构和实现更高的智能化，保证整个系统吞吐率将提高25倍以上；（3）大力开发新型频率资源，保证未来无线移动通信的频率资源得到4倍以上的扩展。

目前，信息技术正在实现突飞猛进的发展，各种技术正在实现改革与创新，5G技术的开发具有下面这些与众不同的特点：

（1）5G技术在实现技术创新与改革中，将用户体验放在第一位，要求在网络平均吞吐率、传输速度、3D、互动式游戏等新兴移动业务等各方面的应用得到大力提高，并将其作为5G技术提高的核心指标。

（2）5G技术不同于传统的移动通信系统，不再局限于点到点的物理层传输和信道编译码等经典技术，而将研究重点放在多点、多用户、多天线、多小区共同合作创建新的网络方面，主要着力于体系构架方面，力求有效提高系统性能。

（3）室内移动通信业务在各项业务中占据关键地位，因此，系统设计应首先考虑实现5G室内无线全覆盖，提供更强的业务支撑能力，改变移动通信系统过去那种“争取实现大范围，室内为辅”的设计理念。

（4）5G移动通信系统中更大力应用高频段频谱资源，但因为高频段无线电波的穿透能力有限，因此还需综合应用无线、有线、光载无线组网等技术。

（5）5G无线网络还将加强开发研究“软”配置，运营商可以依据业务流量的不断发展变化而随时对网络资源进行调整，可以有效节约网络运营成本，防止发生能源浪费现象。 2.5G移动通信关键技术分析 2.1高频段传输技术

当前应用的移动通信系统的频段是3GHz以下，而用户越来越多，对流量的要求也是越来越大，因此频谱资源则面临短缺问题。高频段内，如毫米波频率的范围在28GHz阶段，就可以应用64根天线，发挥波束赋技术的有效性，在范围为2公里的距离内下载速度达到1Gbit/s。5G通信在将来的发展中一定会应用高频段技术，优点是天线和设备的数量充足，可以解决当前频谱资源不能满足用户需求的情况。但高频段技术也有一定的缺点，就是传输距离短、天气会对其有一定的影响。所以，在设计高频段传输技术时一定要考虑到这一点。

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2.2多天线传输技术

5G移动通信技术当前要解决的主要问题是提高频谱利用率到目前的10倍以上。利用数量充足的天线，可以使不同用户的使用不受影响，提高无线信号的性能。5G移动通信技术不但要达到环保要求而且还需提高网络覆盖率。自2D到3D的多天线技术的不断发展，主要就是为了提高频谱效率。因为应用有源技术，所以当前使用的天线达到了128根，创建了3D-MIMO的技术，保证不同用户的正常使用，提高了无线信号的覆盖范围。 2.3同时同频全双工技术

当前5G移动通信网络应用同时同频全双工技术，使频谱效率有效增加，不受传统频谱资源的局限，频谱资源将发挥更大的效用。而且这一技术在应用过程中需要防止各种干扰。利用同时同频全双工技术，使传统应用中的TDD与FDD双工技术得到了改良，理论上来说频谱效率可以提高一倍以上。但在实际运行当中，同时同频全双工技术不利于在多天线的情况下使用。

2.4直接通信技术

利用5G移动通信技术可以完成不同通信设备间的直接通信，使时延和能耗有效下降，频谱资源也借此发挥了更大的效用，提高了5G通信效率和通信质量。

5G移动通信网络如果想把数据流量提高1000倍以上，则必须依靠密集网络技术来实现。把5G移动网络的数据流量主要分布于室内和热点地区，提高用户性能，进一步增大网络覆盖率。当前各种智能终端设备得到了普遍应用，因此用户对数据流量提出了更大的需求，所以5G移动通信要想实现1000倍流量的增加则必须依靠超密集网络技术来完成。密集网络技术可以增加网络的覆盖范围，同时保证系统容量的大量提高，但存在的缺点是小范围内将存在一定的干扰，不利于网络能效的提高。

5G移动通信主要依靠云计算平台，利用云计算平台的智能配置和自动模式的切换，5G移动通信才能实现自动智能组网。 3.结语

总之，随着网络技术和信息技术的不断发展，5G移动通信技术急需得到开发与应用，有利于提高通信质量，节约运营成本，在将来一定会得到健康发展。应用5G移动通信技术，可以增加无线覆盖范围、提高传输速度、保证系统安全、增加用户体验，可以在将来10年内满足人们对互联网流量增加1000倍的要求。5G移动通信技术也将全面应用于社会各个领域当中，可以有力支持海量传感设备和机器与机器的通信。5G技术具有较高的灵活性，可以实现网络智能化，在将来社会发展中一定会发挥更大的作用。