5G移動通信發(fā)展及其相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

黃庭

摘要：在社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展下，通訊技術(shù)逐漸發(fā)展起來。目前人們的生活越來越離不開移動通訊，這不僅進一步提升用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗，而且還能滿足未來萬物互聯(lián)的需求，促進人們生活水平和經(jīng)濟水平的增長，而且5G移動通訊的產(chǎn)生，成為人們最受關(guān)注的一項通信技術(shù)。因此，本文主要分析5G移動通訊及其發(fā)展，并探究其相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：5G移動通信;關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展

引言

近些年來，移動通訊技術(shù)的發(fā)展越來越快，5G移動通信的提出和產(chǎn)生，代表了通信時代進入了更高層級，國家也逐漸擴大5G移動通訊的覆蓋范圍，為人們提供更加快速、優(yōu)質(zhì)的通訊服務(wù)。

一、5G移動通信及其發(fā)展

5G移動通訊技術(shù)是在4G的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，也就是第五代移動通信技術(shù)，和4G技術(shù)相對比，傳輸速率有了明顯的提升，是4G傳輸速率的10倍左右，理論上5G技術(shù)峰值網(wǎng)絡(luò)速率將達到10Gbps。無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合發(fā)展，在一定程度上促進了5G技術(shù)向著更高傳輸速率和更高利用率的方向發(fā)展。目前，5G移動通訊技術(shù)的研究成為全球范圍內(nèi)的信息技術(shù)研究重點，也在一些國家開始建設(shè)使用，我國在北京、上海等地區(qū)開始使用。在5G技術(shù)發(fā)展中，一直存在著新型通訊和高頻段開發(fā)等方面的問題，而且目前城市化發(fā)展快速，居民區(qū)呈現(xiàn)密集狀態(tài)，移動設(shè)備增加，網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率明顯降低，這些都在一定程度上推動5G技術(shù)的發(fā)展。

現(xiàn)階段，移動通訊滲入到人們生活的方方面面，用戶數(shù)量、連接設(shè)備數(shù)量、大數(shù)據(jù)等都在不斷增長中，各種移動通訊業(yè)務(wù)層出不窮。5G技術(shù)的出現(xiàn)，不管是在速率、規(guī)模、數(shù)據(jù)量、能耗、時延等方面都有著明顯的改善，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)的特殊應(yīng)用需求，在自動化、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，也加快了物聯(lián)網(wǎng)的普及和使用，比如車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智慧醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、智慧交通等等，實現(xiàn)智能交互。5G技術(shù)具有較短的延時，在各個平臺開展應(yīng)用時，能實現(xiàn)超高速數(shù)據(jù)傳輸、低延時用戶感知，在未來發(fā)展中將全新的、多方位的用戶體驗呈現(xiàn)在人們眼前，為人們的生活和生產(chǎn)活動提供更多的幫助。

二、5G移動通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

5G技術(shù)作為下一代的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，利用5GNR（New Radio）統(tǒng)一空中接口，支持各種設(shè)備類型、服務(wù)和部署，充分利用各種頻段和頻譜。在5G技術(shù)中，實現(xiàn)5G NR的搭建需要利用三種關(guān)鍵技術(shù)，分別為基于OFDM優(yōu)化的波形和多址接入、靈活的框架設(shè)計、先進的新型無線技術(shù)。

（一）基于OFDM優(yōu)化的波形和多址接入技術(shù)

在5G NR設(shè)計過程中，利用OFDM優(yōu)化的波形和多址接入技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)。OFDM技術(shù)是目前4G技術(shù)和無線技術(shù)應(yīng)用較為廣泛技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)貸款的擴展，具有較高的頻譜效率和較低的數(shù)據(jù)復(fù)雜性，能夠更好的滿足5G技術(shù)的要求。OFDM技術(shù)具有以下優(yōu)勢：①雜度低：能兼容使用具有低復(fù)雜度的信號接收器，比如移動設(shè)備等。②頻譜效率高：充分利用MIMO，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省＂鄣湍芎模豪脝屋d波波形，實現(xiàn)具有高能效的上行鏈路傳輸。④提升頻率局域化：能夠通過加窗和濾波，提升頻率局域化，盡可能減少信號的干擾。

在使用OFDM技術(shù)滿足5G技術(shù)要求時，可以通過OFDM子載波之間的存在的15kHz間隔，實現(xiàn)參數(shù)配置的擴展，能夸參數(shù)實現(xiàn)載波聚合，提升5G技術(shù)的連接性能。另外，OFDM技術(shù)還能實現(xiàn)波形后處理，利用視域加窗桌和頻域濾波等，提升頻率的局域化，在不同頻道內(nèi)實現(xiàn)多路傳輸。

（二）靈活的框架設(shè)計技術(shù)

采用靈活的框架設(shè)計技術(shù)，能夠在一定程度上提升5G服務(wù)多路傳輸?shù)男?。這種靈活性技術(shù)主要體現(xiàn)在頻域和時域內(nèi)，保證能夠滿足不同的服務(wù)和應(yīng)用場景。在該技術(shù)中，可以采用時間間隔擴展的方式，將時延降低一個數(shù)量級，能夠?qū)r延降低到4G技術(shù)的1/8。同時，還5G NR還可以支持同一頻率下不同TTI實現(xiàn)多路傳輸，節(jié)省等待時間。另外，5G移動通信的另一關(guān)鍵技術(shù)——自包含集成子幀技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)降低時延、向前兼容等5G技術(shù)的要求，將數(shù)據(jù)傳輸和確認放在同一個子幀中，能夠顯著降低時延。比如在一個TDD下行鏈路子幀中，從數(shù)據(jù)傳輸從網(wǎng)絡(luò)到設(shè)備都是從設(shè)備發(fā)回進行信號確認的過程都在同一個子幀中。而且通過5G NR獨立集成子幀，每個TTI都是采用模塊化處理形式，比如采用下載同意→數(shù)據(jù)下行→保護間隔→上行確認的流程。在5G發(fā)展中，新型服務(wù)可以在同一頻率內(nèi)，實現(xiàn)同步或者非同步狀態(tài)部署。

（三）先進的新型無線技術(shù)

（1）大規(guī)模MIMO技術(shù)

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技術(shù)，是目前無線通信領(lǐng)域中一項重大創(chuàng)新項目，該技術(shù)主要是多輸入、多輸出技術(shù)。第一，利用多根天線，發(fā)射出或者接收更多的信號空間流，大大提升信道容量。第二，通過智能波束成形，將射頻的能量集中在同一個方向，這樣能夠大大提升信號的覆蓋范圍。第三，通過降低信號發(fā)射的功率，保證天線基站的功率效率。在使用大規(guī)模MIMO技術(shù)時，更多的天線使用也代表來了占用更多的空間，要想在有限空間中保證信道容量和覆蓋范圍，智能采用基站端疊加MIMO的方式。從現(xiàn)階段理論研究上分析，5G技術(shù)可以在基站端使用256根天線，采用二維排布方式，形成3D波束，提升信道的容量和覆蓋面積。

（2）頻段共享技術(shù)

采用共享頻譜和非授權(quán)頻譜，能夠?qū)?G技術(shù)擴展到多個維度，進而實現(xiàn)更大容量、更高頻譜等部署場景中。這不僅是一些具有授權(quán)頻譜的移動運營商更加受益，也使得一些沒有授權(quán)頻譜的廠商迎來給予，比如物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、有效運營商等等，能夠通過前向兼容、靈活的使用心得頻譜共享技術(shù)。

總結(jié)

總之，5G移動通信技術(shù)不僅僅是技術(shù)的升級，更是一種新型的網(wǎng)絡(luò)，支持大規(guī)模、高度率和低復(fù)雜性的終端，能夠帶給用戶更良好的體驗，提升數(shù)據(jù)傳播的速度，顯著降低時延，不僅改變?nèi)藗兊纳?，更重要是的實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的改變。

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