5G移動通信技術(shù)及發(fā)展趨向之研究

劉磊

摘 要：隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也日新月異，而通信技術(shù)方面的技術(shù)變革，更是站在當(dāng)今發(fā)展最快的技術(shù)變革行列的前茅。5G移動通信技術(shù)作為目前最前沿的通信技術(shù)，是應(yīng)2020年后通信技術(shù)發(fā)展需求而生的，目前該技術(shù)尚處于探索研究階段。本文從移動通信技術(shù)的發(fā)展歷程展開分析，對5G移動通信技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展趨勢做簡要介紹，希望能給當(dāng)今移動技術(shù)的發(fā)展盡綿薄之力。

關(guān)鍵詞：5G移動通信技術(shù)；發(fā)展趨向；研究

現(xiàn)代社會發(fā)展快速，新的科學(xué)技術(shù)不斷出現(xiàn)，通信技術(shù)的發(fā)展也是異常迅猛，這給移動通信技術(shù)的發(fā)展和變革提供了條件，現(xiàn)在移動通信領(lǐng)域的技術(shù)變革在眾多科技行業(yè)中是非常突出的。5G移動通信技術(shù)是目前通信技術(shù)中的前沿科技，在2020年后能夠得到應(yīng)用和普及，也是現(xiàn)在通信領(lǐng)域研究的重點(diǎn)方向。該文就移動通信技術(shù)發(fā)展歷程來展開剖析，以此來展開此次的探討，并對5G移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行介紹，希望能夠給移動通信技術(shù)的發(fā)展提供一些有用的信息

1 5G移動通信技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

1.1 主要的考量指標(biāo)

5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，將更為注重用戶體驗(yàn)，交互式游戲、3D、虛擬實(shí)現(xiàn)、傳輸延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)的平均吞吐速度和效率等指標(biāo)將成為考量5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。

1.2 能耗和運(yùn)營成本降低

5G無線網(wǎng)絡(luò)的“軟”配置設(shè)計(jì)，將是未來該技術(shù)的重要研究、探索方向，網(wǎng)絡(luò)資源可以由運(yùn)營商根據(jù)動態(tài)的業(yè)務(wù)流量變化而實(shí)時(shí)調(diào)整，這樣，可以有效降低能耗和網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)營成本。

1.3 頻譜利用率高

在5G移動通信技術(shù)中，高頻段的頻譜資源將被應(yīng)用的更為廣泛，但是在目前科技水平條件下，由于會受到高頻段無線電波的穿透能力影響，高頻段頻譜資源的利用效率還是會受到某種程度的限制，但這不會影響光載無線組網(wǎng)、有線與無線寬帶技術(shù)的融合等技術(shù)的普遍應(yīng)用。

1.4 通信系統(tǒng)性能有很大提高

傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)理念，是將信息編譯碼、點(diǎn)點(diǎn)之間的物理層面?zhèn)鬏數(shù)燃夹g(shù)作為核心目標(biāo)，而5G移動通信技術(shù)的不同之處在于，它將更加廣泛的多點(diǎn)、多天線、多用戶、多小區(qū)的相互協(xié)作、相互組網(wǎng)作為重點(diǎn)的研究突破點(diǎn)，以大幅度提高通信系統(tǒng)的性能。

1.5 設(shè)計(jì)理念先進(jìn)

在通信業(yè)務(wù)中，占據(jù)主導(dǎo)地位的是室內(nèi)通信業(yè)務(wù)的應(yīng)用，5G移動通信系統(tǒng)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，這將改變傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。

2 5G移動通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1）5G移動通信技術(shù)，作為最新一代的移動通信技術(shù)，其應(yīng)用必將大大提高頻譜利用效率及其能效，在資源利用和傳輸速度效率方面較4G移動通信技術(shù)能提高至少一個(gè)等級，在系統(tǒng)安全、傳輸時(shí)延、用戶體驗(yàn)、無線覆蓋的性能等各個(gè)方面也將得到顯著的提升。5G移動通信技術(shù)結(jié)合其他無線通信技術(shù)后，將構(gòu)成新一代高效、完美的移動信息網(wǎng)絡(luò)，可以滿足未來十年的移動信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求。不久的將來，5G移動通信系統(tǒng)一定程度上還將具備較大的靈活性，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)自感知等智能化功能，可以有充分的準(zhǔn)備應(yīng)對未來移動網(wǎng)絡(luò)信息社會的不可預(yù)測的飛速發(fā)展。

2）作為新一代的移動通信技術(shù)，頻譜利用率提升和性能提升會讓其比4G優(yōu)秀很多，資源利用率和傳輸速度效率等均要比4G移動通信技術(shù)高出許多，用戶的體驗(yàn)，傳輸延時(shí)，無線覆蓋等等均能夠有顯著的改善。還能夠和其他無線通信技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，成為新一代的高效移動信息網(wǎng)絡(luò)，對以后10年的移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求都能夠給予滿足。而且將來5G通信系統(tǒng)的靈活性會有很大的提升，能夠自我調(diào)整，智能化技術(shù)的應(yīng)用會帶來更多的驚喜，讓未來移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度再次提升。

3）傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實(shí)現(xiàn)極高速、短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益是高頻段毫米波通信的主要優(yōu)點(diǎn)，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點(diǎn)。目前我國正在積極開展高頻段需求研究工作，高頻段資源雖然較為豐富，但是仍需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧，從而使寶貴的頻譜資源得到最優(yōu)配置。

4）在5G技術(shù)應(yīng)用時(shí)，不僅會應(yīng)用到全新的無線傳輸技術(shù)，還會對無線傳輸技術(shù)進(jìn)行有效完善，所以這也就表明5G通信是將多種無線接入進(jìn)行有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的一種新型的通信系統(tǒng)。而對于各種無線傳輸來說，它們在傳輸過程中能夠被有效利用，進(jìn)而形成了一種具備多層覆蓋、涵蓋多個(gè)無線接入技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。而無線網(wǎng)絡(luò)在后續(xù)的發(fā)展過程中，會提升無線傳輸技術(shù)實(shí)際的部署密度，縮短不同站點(diǎn)間的間距，實(shí)際支持用戶的數(shù)量和范圍得到顯著增加，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)用戶與一個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)相對應(yīng)的狀態(tài)，進(jìn)而構(gòu)成超密集度的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

3 5G移動通信技術(shù)發(fā)展的趨勢

現(xiàn)在全球?qū)τ?G移動通信技術(shù)的研究正如火如荼的進(jìn)行著，起關(guān)鍵技術(shù)會越來越清晰，未來幾年也會進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的發(fā)展階段，標(biāo)準(zhǔn)化的研究和制定也會開始進(jìn)行。并且其通信系統(tǒng)的容量能夠有較大的提升，通過對高頻譜的利用，讓頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，新頻譜的開發(fā)利用為移動通信系統(tǒng)的性能提升提供了良好的條件。

5G移動通信技術(shù)，已經(jīng)成為移動通信領(lǐng)域的全球性研究熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，5G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)會得以明確，在未來幾年，該技術(shù)會進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的發(fā)展階段，即標(biāo)準(zhǔn)化的研究與制定階段。同時(shí)，5G移動通信系統(tǒng)的容量也會大大提升，其途徑主要是進(jìn)一步提高頻譜效率、變革網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開發(fā)并利用新的頻譜資源等。

2013年初，歐盟等國家的第7框架計(jì)劃中啟動了關(guān)于5G的研發(fā)項(xiàng)目，共有29個(gè)參加方，我國的華為公司也參與其中。隨著該項(xiàng)目的啟動，各種5G移動通信技術(shù)的研發(fā)組織應(yīng)運(yùn)而生，如韓國成立的5G技術(shù)論壇，中國成立的IMT-2020（5G）推進(jìn)組等。目前，世界各個(gè)國家正積極的就5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用需求、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、使能技術(shù)、候選頻段、發(fā)展愿景等各個(gè)方面進(jìn)行全面的研討，以期在2015年召開世界無線電大會時(shí)達(dá)成共識，在2016年后積極啟動關(guān)于5G移動通信技術(shù)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程。

4 結(jié)束語

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，將有力推動5G移動通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，依據(jù)移動通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，在2020年后，5G移動通信技術(shù)將有望實(shí)現(xiàn)商用，能夠滿足未來移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，并帶給移動互聯(lián)網(wǎng)用戶一種前所未有的全新體驗(yàn)。目前，5G移動通信技術(shù)的科研尚處于起步階段，并即將邁入發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，其關(guān)鍵指標(biāo)和技術(shù)需求都會在未來幾年內(nèi)陸續(xù)出臺，屆時(shí)將引領(lǐng)我國移動通信行業(yè)的新一輪變革。

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