5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術

卓業(yè)映 陳建民 王銳

【摘要】 隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展，5G移動通信的關鍵技術與發(fā)展趨勢也成為人們關注的重要內容。作為現(xiàn)階段較前沿的通信技術，其發(fā)展仍處于探索階段。本文主要對5G移動通信的基本概述、關鍵技術及其未來發(fā)展趨勢進行探析。

【關鍵詞】 5G 移動通信 關鍵技術 發(fā)展趨勢

前言：在移動通信技術由2G、3G再發(fā)展到當前的4G技術，已取得突破性的成就，而且其應用的不同階段都有各自的技術特點。尤其受4G通信技術為人們帶來更多便利的背景下，5G移動通信技術以其自身的關鍵技術與優(yōu)勢成為被期望與被關注的主要內容。因此對5G移動通信關鍵技術及發(fā)展趨勢的分析具有十分重要的意義。

一、5G移動通信的基本概述

為滿足移動通信的發(fā)展及需求，5G預計在2020年成為主要的移動通信系統(tǒng)。相比現(xiàn)今廣為流行的4G移動通信，5c在資源利用率、傳輸速率以及頻譜利用率等各方面都有明顯的優(yōu)勢，而且在用戶體驗、傳輸時延、無線網(wǎng)絡的覆蓋性能等方面也會得到很大程度的提高。尤其在融合先進的無線移動技術后，SG移動通信將向自動化、智能化以及全面化方向發(fā)展。其特點主要體現(xiàn)在較高的頻譜利用率、先進的設計理念、較高的通信系統(tǒng)性能、較低的運營成本與能耗以及考量性能的關鍵指標等。

二、5G移動通信的關鍵技術分析

2.1 從網(wǎng)絡技術角度

1.SON技術分析。SON技術的提出主要針對傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡在網(wǎng)絡運維與部署方面所需要的大量人力與物力問題而提出的。而且5G技術在網(wǎng)絡架構以及傳輸技術等方面較為復雜，為使其智能化得以保證，要求采用SON技術作為其主要技術。然而SON技術在現(xiàn)階段仍存在無法支持多網(wǎng)絡的協(xié)同的不足之處，所以在未來探索研究過程中需保證其對移動性優(yōu)化技術、優(yōu)化無線傳輸參數(shù)以及能效優(yōu)化技術的協(xié)同等方面進行完善，使其自愈合功能得以實現(xiàn)。

2.異構超密集部署分析。傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中，常用小區(qū)分裂的手段實現(xiàn)小區(qū)半徑的減小，但在小區(qū)半徑逐漸減小的情況下，系統(tǒng)容量的提升只可利用低功率節(jié)點數(shù)量的增加來實現(xiàn)，使站點的部署密度也呈上升趨勢。所以在5G未來發(fā)展過程中，宏站覆蓋區(qū)域內的低功率節(jié)點至少要保持當前站點10倍以上的部署密度，而且每個服務節(jié)點都將存在于激活用戶之間，進而使超密集異構網(wǎng)絡得以形成。然而超密集異構網(wǎng)絡在當前仍存在一定的不足之處，其整體系統(tǒng)受逐漸縮短的節(jié)點間距影響會出現(xiàn)許多問題，甚至造成性能上的損傷，因此未來5G技術應用異構超密集部署過程中還需注意多覆蓋層次、多種無線技術的共存問題。

3.SDN技術的應用分析。SDN，又稱軟件定義網(wǎng)絡技術。相比傳統(tǒng)Internet網(wǎng)絡加工中復雜的控制功能以及網(wǎng)絡技術等特點，軟件定義網(wǎng)絡技術使設備更加簡單，操作也更為靈活，其主要利用中心控制器對網(wǎng)絡協(xié)同的優(yōu)化以及無線資源的管理都將帶來一定的便利。但這種網(wǎng)絡架構仍面臨如切換技術、狀態(tài)報告、監(jiān)控報告以及資源分派等難題，在未來應用于5G移動通信中應需逐漸深入研究。

2.2 從無線傳輸技術角度

1.全雙工技術分析。5G移動通信系統(tǒng)中的全雙工技術主要指能夠進行實現(xiàn)同時同頻的雙向技術。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在頻譜利用率的提高，而且頻譜的使用也更加靈活，具備一定的無線頻譜資源挖掘潛力。但應用于5G移動通信系統(tǒng)過程中，全雙工技術目前也面臨許多的挑戰(zhàn)，在信號發(fā)送與接收過程中由于存在較大差異的功率，造成較為嚴重的自干擾情況。盡管近年來針對此問題已開始出現(xiàn)相應的干擾抵消技術及其他的改進技術，但并未實際解決全雙工技術的難題，使其應有效果得不到發(fā)揮。因此未來研究套索中更應側重其結合MIMO技術，并在組網(wǎng)與資源分本技術以及容量分析等方面做出一定的努力。2.大規(guī)模MIMO技術分析。大規(guī)模MIMO技術的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在相比當前MIMO，其具有較強的空間分辨率，在同時同頻的資源中用戶便可實現(xiàn)自由通信，頻譜效率得到大幅度提高。而且大規(guī)模MIMO對干擾以及發(fā)射功率都可實現(xiàn)大幅度的降低，尤其在天線數(shù)量足夠時，線性檢測器及現(xiàn)行與編碼都將達到最優(yōu)的狀態(tài)。但目前在信道模型、天線數(shù)量以及與編碼與信號檢測等方面都面臨一定的難題，這就要在研究探索中對其不斷完善保證其能夠成為主要應用技術之一。3.多載波技術分析。5G系統(tǒng)中的多載波技術主要建立在濾波器組基礎上，對對抗多徑衰落以及頻譜效率的解決方面具有一定的優(yōu)勢。但實際應用過程中也存在一定的難題，由于調制濾波器與原型濾波器的設計決定多載波的性能，而且原型濾波器在長度方面要超出子信道數(shù)量許多才可符合頻率響應特性，具有極高的復雜度。所以，在未來研究探索過程中應注意針對性的快速實現(xiàn)算法應用。

三、5G移動通信發(fā)展趨勢分析

基于當前無線技術及移動通信基礎的Sc移動通信在未來發(fā)展過程中將在通信頻率資源、系統(tǒng)吞吐率、系統(tǒng)智能化以及無線傳輸效率方面得到很大程度上的提升。而日.其發(fā)展特點也將趨向于四個方面：第一，網(wǎng)絡的健全與完善以及多用戶、多點、多面以及多無線的實現(xiàn)。第二，3D、吞吐效率以及傳輸速率等方面將趨于完善，以此為用戶帶來更好的體驗。第三，無線信號覆蓋的面積將越來越廣。第四，網(wǎng)絡資源的調整可以動態(tài)流量為依據(jù)，實現(xiàn)消耗與成本的降低。

結論：5G移動通信在未來發(fā)展過程中將受到更多人的青睞與認可。但其中的關鍵技術盡管具備極大的優(yōu)勢，仍面臨許多難題，因此在未來研究探索過程中應采取對應的技術措施促使其發(fā)展趨于完善，進而使5G移動通信技術得到實質性的發(fā)展。