探討5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景

董亞兵

摘 要 近年來，隨著無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，第四代移動通信系統(tǒng)（4G）的技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，因此，各個(gè)國家也開始著眼于第五代移動通信技術(shù)（5G）的研究與開發(fā)。我國目前在5G技術(shù)方面的研究重點(diǎn)就是如何將現(xiàn)行的技術(shù)和未來潛在的新技術(shù)實(shí)現(xiàn)融合與發(fā)展。本文中筆者分析5G目前的概念以及性能，研究了5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 5G無線通信技術(shù)；概念分析；應(yīng)用前景

引言

5G無線通信技術(shù)指的就是第五代移動網(wǎng)絡(luò)通用技術(shù)，是一種以多種組成支撐起來的新型網(wǎng)絡(luò)，其基礎(chǔ)組成包括以用戶為中心的云計(jì)算，NFV，SDN等，這樣構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包含更多強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在我國相關(guān)部門對5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展高度重視，集中各方面的研究力量，有力地促進(jìn)了中國第五代無線通信技術(shù)的研究發(fā)展。

1 5G無線通信技術(shù)概述

5G 技術(shù)在 4G 的基礎(chǔ)上提升傳輸速率，同時(shí)具備低延時(shí)、低功耗、安全穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，所以此特點(diǎn)能更好為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用開闊視野，如智慧醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)檢測等。5G 網(wǎng)絡(luò)拉近人與人之間的距離，而且增強(qiáng)人與物、物與物之間的高速連接。在多平臺開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)超高速數(shù)據(jù)傳輸、低延時(shí)用戶感知，未來全新多方位的用戶體驗(yàn)呈現(xiàn)在使用者面前。

與之前的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比較，5G無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，不僅僅將之前的無線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了繼續(xù)保留，同時(shí)5G無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加的靈活，也具有更大的競爭力，它將為人類提供更便利和優(yōu)惠的服務(wù)，并且在通信工程的建設(shè)上面覆蓋面更加的廣闊，用戶在體驗(yàn)5G無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)，會更加智能化和更人性化，獲得更快的網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展與全球的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展實(shí)現(xiàn)無縫的連接，讓人們體會到更先進(jìn)更智能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這將是通信史上的又一大革新，在不久的將來將會伴隨著我們的生活[1]。

2 5G技術(shù)特點(diǎn)分析

2.1 5G技術(shù)最主要的特點(diǎn)是將更關(guān)注于用戶體驗(yàn)方面，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的廣域覆蓋功能。如果4G技術(shù)與3G技術(shù)相比最重大的突破是速度的話，那么5G技術(shù)與4G技術(shù)相比最重大的突破就是更廣范圍無處不在的強(qiáng)大連接功能。使使用者無論身處何方，所用的是什么設(shè)備都可以迅速連接網(wǎng)絡(luò)。

2.2 其次，根據(jù)白皮書中的要求，5G還將實(shí)現(xiàn)低功耗的優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，4G盡管速度上比起3G大幅度提升，但是對于手機(jī)電池的要求也大大增加。而目前不僅是手機(jī)可以連接上網(wǎng)，可佩戴式的智能手表，智能手環(huán)也開始出現(xiàn)在人們的視野之中，而這些設(shè)備所重視的并不是傳輸速率，而是耗電量。低功耗特點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)將會大大提升其他智能設(shè)備的研制與開發(fā)。

2.3 熱點(diǎn)高容量也是未來5G技術(shù)發(fā)展的重要研究方向。該特點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)將可成功消除4G技術(shù)由于流量需求大時(shí)傳輸速率就會大幅度下降的缺點(diǎn)，同時(shí)，在人口密度大的地方運(yùn)用此技術(shù)也可以使傳輸速率平均分配，不會出現(xiàn)卡頓以及消息滯后的情況[2]。

3 5G無線通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 多天線傳輸技術(shù)

大規(guī)模天線陣列技術(shù)可以深度挖掘空間維度資源，利用空分多址技術(shù)（SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA），來達(dá)到在同一時(shí)頻資源上同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶的目的；為承載更多的小區(qū)容量和擔(dān)負(fù)更快的數(shù)據(jù)下載速率，對MIMO天線的許多功能進(jìn)行了增強(qiáng)性改進(jìn)。在未來的5G無線通信技術(shù)中為實(shí)現(xiàn)各大小區(qū)網(wǎng)絡(luò)基站上MassiveMIMO的部署，采用有源天線技術(shù)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)3D波束賦形，為了更大地提升系統(tǒng)的空間自由度，5G無線通信技術(shù)的天線設(shè)計(jì)模仿了軍用相控陣?yán)走_(dá)的思路，而3D波束成形技術(shù)可以提供更加細(xì)致化的空間區(qū)域粒度，提高許多用戶的多天線傳輸技術(shù)的性能。

3.2 高頻傳輸技術(shù)

到目前為止，人們?yōu)榱吮ＷC5G無線通信技術(shù)傳輸所需要的更大條件，已經(jīng)將各個(gè)頻段的頻率發(fā)射器調(diào)整到了最好的工作頻率上。因此，未來發(fā)展5G無線通信技術(shù)必須向高頻率階段方向擴(kuò)展，特別是毫米波頻段，這個(gè)頻段范圍擁有大量的頻譜資源，而且有較大的連續(xù)帶寬，可以很好地滿足短距離高速率傳輸?shù)男枨?。低頻波的傳輸以直線為主，繞射能力比較差，當(dāng)基站與用戶之間的直線距離受到阻擋時(shí)，傳輸性能就會顯著下降，而高頻傳輸技術(shù)很好地解決了這個(gè)問題。此外，現(xiàn)階段的高頻段器件的技術(shù)還有一定難度，需要研究人員解決克服的難題還有很多，這也給高頻段通信技術(shù)帶來很大挑戰(zhàn)。

3.3 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的要求越來越高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也要不斷更新提高。其中一種比較好的技術(shù)就是—應(yīng)用更加密集化小區(qū)網(wǎng)絡(luò)部署，這個(gè)技術(shù)是一種有效提升5G無線通信技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)總體性能的方法，但是要在現(xiàn)在的技術(shù)下應(yīng)用好密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有一個(gè)難點(diǎn)問題需要解決—就是解決干擾問題，提高無線網(wǎng)絡(luò)通信信號的抗干擾能力，重點(diǎn)是對邊緣用戶的網(wǎng)絡(luò)性能的提高。在這密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，在未來的5G無線通信網(wǎng)絡(luò)將會成為“宏蜂窩+長期微蜂窩+臨時(shí)微蜂窩”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這種構(gòu)的形成就會降低用戶端網(wǎng)絡(luò)端口對于網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃的依賴性，為了5G無線通信時(shí)代能實(shí)現(xiàn)更加靈活自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)提供保障，這樣就大大增強(qiáng)了5G無線通信的靈活性[3]。

4 5G未來發(fā)展趨勢

經(jīng)過幾年的不斷探索，華為于2016年4月已宣布在成都完成了IMT-20205G技術(shù)推進(jìn)組第一階段關(guān)鍵空口技術(shù)驗(yàn)證以及性能測試，其結(jié)果完全符合預(yù)期。同時(shí)，工信部十分重視有關(guān)于5G的技術(shù)研發(fā)以及標(biāo)準(zhǔn)研制，其研發(fā)組已計(jì)劃在2016到2018年分三個(gè)階段實(shí)施有關(guān)于5G的研發(fā)實(shí)驗(yàn)：分別為5G關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)、5G技術(shù)方案驗(yàn)證及5G系統(tǒng)驗(yàn)證。在ITU提出有關(guān)5G的時(shí)間表后，我國啟動了有關(guān)5G研發(fā)實(shí)驗(yàn)，充分證明了與國際電信方面的接軌。我國的參與將會對促進(jìn)5G研發(fā)技術(shù)的發(fā)展以及5G標(biāo)準(zhǔn)的形成做出重要的貢獻(xiàn)，奠定了5G在2020年正式商用的良好基礎(chǔ)?？v觀國內(nèi)外有關(guān)于5G的發(fā)展趨勢，2020年5G的遍布全球已是勢在必行，而誰能在未來的競爭市場中占得先機(jī)，誰就能影響未來的移動通信走向。

5 結(jié)束語

總而言之，處在5G無線通信快要到來的時(shí)間段里，必須抓緊對該技術(shù)的研究，完善技術(shù)方面的缺點(diǎn)，增強(qiáng)無線通信方面的技術(shù)實(shí)力和理論基礎(chǔ)。5G無線通信技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)步，是發(fā)展世界經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化的助力之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳迪隆.無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展探析[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2014，（05）：14.

[2] 王英.第五代移動通信技術(shù)及發(fā)展[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，（06）：45.

[3] 余丹.無線通信技術(shù)發(fā)展趨勢[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015，（02）：22.