5G移動通信發(fā)展趨勢與相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

文/賴崢嶸

近10年來，移動通信技術(shù)更新速度顯著加快，移動通信不僅發(fā)生了質(zhì)的變化，同時(shí)得到了當(dāng)時(shí)社會的極大認(rèn)可和滿足，5G移動通信是通信時(shí)代的發(fā)展方向，2020年后將大規(guī)模商用第五代移動通信系統(tǒng)。以我們對以前移動通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律來看，5G移動通信在傳輸速率和資源利用率得到加強(qiáng)，更重要的是，較好地解決了物聯(lián)和高可靠性應(yīng)用的問題。同時(shí)移動通信的安全防范意識越來越強(qiáng)，5G移動通信將比我們在使用的4G技術(shù)有更高的質(zhì)量改進(jìn)。但5G移動通信發(fā)展過程中仍然需要很強(qiáng)的靈活性來實(shí)現(xiàn)自動化和智能網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。

1 5G移動通信發(fā)展趨勢分析

隨著科技水平的提升，現(xiàn)在LTE網(wǎng)絡(luò)將逐漸滿足不了用戶體驗(yàn)，這使得5G移動通信逐漸接入生活軌道，5G移動通信技術(shù)系統(tǒng)主要以無線技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的革命幫助垂直行業(yè)、傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)效率的提高，以后我們的5G移動通信技術(shù)主要從這三個(gè)方面來提升：無線傳輸效率、智能通信系統(tǒng)和系統(tǒng)吞吐量以及無線通信頻率資源。

5G移動通信技術(shù)主要具備以下特點(diǎn)：首先，用戶的感知得到了提高，所以我們需要更加注重用戶體驗(yàn)，提高通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、吞吐量效率和三維能力，這將成為通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要指標(biāo)；其次，5G移動通信系統(tǒng)更加完善，能夠全方面提高系統(tǒng)性能；最后，實(shí)現(xiàn)5G移動通信技術(shù)在生活中廣泛應(yīng)用，帶動垂直行業(yè)的各項(xiàng)應(yīng)用。

2 5G移動通信關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 設(shè)備間直接通信技術(shù)

設(shè)備間直接通信技術(shù)，直接通信也就是說不需要通過其他物件或載體來通信，而是直接可以交流的一種設(shè)備技術(shù)。我們以前的移動通信過程中，最開始是2G到3G再到4G，以及如今談到的5G時(shí)代，以前的移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式比較傳統(tǒng)，但隨著設(shè)備間直接通信技術(shù)的產(chǎn)生，不僅可以讓移動通信過程中質(zhì)量保證，同時(shí)降低了能耗。

2.2 多天線傳輸技術(shù)

通過采用多天線傳輸技術(shù)，利用足夠多的天線來解決5G移動通信技術(shù)中如何將高頻頻譜的利用率提高到10倍以上。該技術(shù)采用陣列天線，以提高天線覆蓋率，達(dá)到節(jié)能的目的。在5G通信中，更多的用戶的空間分多址（SDMA）支持大大降低了通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸功率，提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，實(shí)現(xiàn)了綠色節(jié)能。在5G技術(shù)中，廣泛地引入了有源天線陣，增加了基站側(cè)的協(xié)同天線數(shù)量。協(xié)作天線的最大數(shù)目可以達(dá)到128。此外，原有的二維天線已擴(kuò)展為三維天線。原有的二維天線陣也擴(kuò)展為三維天線陣。結(jié)合高頻毫米波技術(shù)，這樣的話，用戶之間使用移動通信的時(shí)候不用受到同等級用戶的干擾，而且可以支持多用戶波束智能配置，提高無線信號覆蓋性能。

2.3 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

由于網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸需求隨時(shí)間和地點(diǎn)呈現(xiàn)出不均勻的特征。逐漸開發(fā)出密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來解決目前的現(xiàn)狀。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的采用能夠讓網(wǎng)民使用的網(wǎng)絡(luò)范圍更加廣闊，而且還能保證系統(tǒng)容量的增加。5G移動通信將是在4G移動通信的基礎(chǔ)上得到進(jìn)一步的改善，5G移動通信的網(wǎng)絡(luò)在4G技術(shù)的基礎(chǔ)上增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣，而5G移動通信覆蓋面廣就是因?yàn)槭褂妹芗W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過多種無線網(wǎng)絡(luò)的接入讓他的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大。說道密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它主要是通過兩種方式達(dá)到移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，首先第一點(diǎn)就是在基站的外部設(shè)置很多根天線來增加網(wǎng)絡(luò)范圍面積；其次是在室外布置很多密集網(wǎng)絡(luò)，讓他們共同協(xié)作，增強(qiáng)有效性和準(zhǔn)確性。但是，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還是存在缺點(diǎn)的，主要是在小范圍內(nèi)存在一定的干擾，使得它降低了網(wǎng)絡(luò)的高效性。

2.4 同時(shí)同頻全雙工通信技術(shù)

同時(shí)同頻全雙工通信技術(shù)可以使雙向通信功能頻譜增強(qiáng)。我們現(xiàn)在有的通信技術(shù)當(dāng)中，由于受到技術(shù)等一些外在因素，沒有辦法達(dá)到一個(gè)雙向通信的功能。這也造成了一定的無線資源的浪費(fèi)。但是現(xiàn)在說的這個(gè)全雙工通信技術(shù)，他能夠完善開始所說的缺陷，達(dá)到資源整合，避免資源浪費(fèi)在無線通信系統(tǒng)中。全雙工通信技術(shù)在很大程度上提高了頻譜的效率，主要是，發(fā)射信號同時(shí)接收他的信號，不過還是存在一定的瑕疵，就是會受到外界的信號干擾，雖然現(xiàn)在對外界的信號干擾有了大部分的阻力，但是想要全部打破干擾還是需要再開發(fā)研究。由于在器件/組網(wǎng)等方面都還有一些關(guān)鍵技術(shù)沒有解決，所以暫時(shí)不會放入4G移動通信系統(tǒng)，讓我們看看能否將來放入5G系統(tǒng)。

2.5 大規(guī)模的MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)其實(shí)就是多輸入多輸出技術(shù)，簡而言之就是多天線發(fā)射和多天線接收。MassiveMIMO技術(shù)基站需要配置大量的天線，這些天線集中在一個(gè)基站上。MIMO技術(shù)主要是利用多個(gè)天線的空間資源整合起來從而提高通信的質(zhì)量，讓頻譜的頻率增強(qiáng)，同時(shí)通過波束集中通信范圍，讓通信設(shè)備的信號干擾減少；第三是使用MassiveMIMO技術(shù)可以通過降低發(fā)射的功率來提高基站的功率效率；第四是天線足夠大時(shí)，其線性編碼和檢測是最佳的?，F(xiàn)在MIMO技術(shù)已經(jīng)被無限寬帶通信系統(tǒng)采用，從而提高系統(tǒng)的容量。MassiveMIMO從LTEAdvanced已經(jīng)開始使用，在全球的多個(gè)運(yùn)營商取得較好效果，所以5G移動通信將其作為一個(gè)提高容量和效果的重要技術(shù)繼續(xù)保留。

3 結(jié)論

5G無線技術(shù)不是連接技術(shù)的逐步升級，而是一種新型的網(wǎng)絡(luò)，它支持規(guī)模、速度和復(fù)雜性空前高度多樣化的終端。5G移動通信更加強(qiáng)調(diào)用戶在體驗(yàn)過程中的速度感，如軟件打開速度、玩游戲看視頻的網(wǎng)速等等，同時(shí)解決電梯沒有信號的難題，這對于今后日常生活用網(wǎng)體驗(yàn)來說是非常好的。更重要的是，5G通過mMTC和URLLC特點(diǎn)將工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、醫(yī)療、教育等等都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，可以說，5G將改變產(chǎn)業(yè)。