移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的研究

姜啟良

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 661199

移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的研究

姜啟良

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 661199

移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展反映了人們對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的需求。隨著社會(huì)進(jìn)步與人們生活水平的提高，移動(dòng)通信技術(shù)不斷升級(jí)換代以滿足人們多方面需求。目前4G與3G相比在數(shù)據(jù)傳輸速度、質(zhì)量上有了質(zhì)的提高，然而面對(duì)技術(shù)的瓶頸及新需求的產(chǎn)生，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)?；诖耍诜治鲆苿?dòng)通信系統(tǒng)新需求的基礎(chǔ)上，對(duì)未來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)的特征進(jìn)行了分析，并對(duì)5G發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以期為5G系統(tǒng)的研究與發(fā)展提供理論借鑒。

移動(dòng)通信；5G；特征；關(guān)鍵技術(shù)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及人民生活物質(zhì)水平的提高，用戶對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。每一次移動(dòng)通信系統(tǒng)的升級(jí)都是基于一定的客戶/業(yè)務(wù)需求而產(chǎn)生的。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的產(chǎn)生蜂窩系統(tǒng)理論之后，源于人們對(duì)無(wú)線移動(dòng)通話的需要；第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）源于人們對(duì)移動(dòng)通話質(zhì)量提高的需求[1]；第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展背景下產(chǎn)生，其源于人們對(duì)無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求；目前4G與3G相比在數(shù)據(jù)傳輸速度、質(zhì)量上有了質(zhì)的提高，其源于人們對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的需求。用戶不斷產(chǎn)生的需求推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)不斷向前發(fā)展，目前各國(guó)專業(yè)人員已經(jīng)著手對(duì)傳輸速度更快、效率更高的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)研究。

1 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的新需求

未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)情景主要針對(duì)住宅、工作、交通及娛樂(lè)等各種場(chǎng)所，其涵蓋的場(chǎng)景方方面面，不同場(chǎng)景的特征對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提出了不同的需求，根據(jù)這些需求，國(guó)內(nèi)外科研組織對(duì)新一代移動(dòng)通信移動(dòng)（5G）開(kāi)展研究。未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求場(chǎng)景可以概括為以下幾類：第一，熱點(diǎn)容量較高的場(chǎng)景，主要針對(duì)局部流量密度較高的場(chǎng)景提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸速率；第二，低延遲場(chǎng)景，主要針對(duì)移動(dòng)交通、工業(yè)控制等行業(yè)，提供低延遲的通信服務(wù)；第三，連續(xù)覆蓋場(chǎng)景[2]，為最基本的通信場(chǎng)景，為客戶提供持續(xù)無(wú)縫的通信服務(wù)；第四，低功耗場(chǎng)景，主要為大型終端提供低功耗、低成本的通信服務(wù)。

2 5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的特征

根據(jù)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)產(chǎn)生的目的及背景，相對(duì)于傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)該具有以下特征：

（1）數(shù)據(jù)流量顯著增長(zhǎng)。據(jù)移動(dòng)行業(yè)業(yè)界預(yù)測(cè)，在未來(lái)十年中，世界移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將提高數(shù)百至上千倍，因此，屆時(shí)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的吞吐量能力必須相應(yīng)進(jìn)行增強(qiáng)。

（2）聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)目的增長(zhǎng)。伴隨智能終端與物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，21世紀(jì)20年代初，移動(dòng)通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可達(dá)上千億，這就要求5G網(wǎng)絡(luò)單位的覆蓋面積內(nèi)可支持的設(shè)備數(shù)量必須進(jìn)行相應(yīng)提高[3]。

4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在很大程度上改變了人們的工作及生活方式，在今后的移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展中，5G移動(dòng)通信技術(shù)不僅要在無(wú)線覆蓋范圍、系統(tǒng)安全性、傳輸速度與質(zhì)量、人機(jī)交互性等多方面進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，而且需要解決通信頻率資源、系統(tǒng)吞吐率、智能化等多方面的問(wèn)題。

3 5G移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 高頻傳輸技術(shù)

目前移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段范圍集中于3 GHz以下。隨著用戶數(shù)量的增多，對(duì)流量的需求也在不斷擴(kuò)大，因此目前的頻率資源無(wú)法滿足用戶的新需求，頻譜資源問(wèn)題是5G系統(tǒng)需要解決的重要問(wèn)題。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)需要將高頻譜利用率提高至目前的10倍以上，利用新型技術(shù)方案提高無(wú)線信號(hào)能力，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)需要在提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的同時(shí)兼顧環(huán)保要求。

3.2 直接通信技術(shù)

未來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)可以將不同通信設(shè)備連接進(jìn)行直接通信，有效降低延遲與能耗，將頻譜資源的作用發(fā)揮到最大。然而如果將目標(biāo)設(shè)定為數(shù)據(jù)流量提高至4G的千倍以上，這就需要5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)依靠密級(jí)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。

3.3 全雙工技術(shù)

與目前移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，5G移動(dòng)通信全雙工技術(shù)在關(guān)注雙向傳輸技術(shù)的同時(shí)，也包含了同頻傳輸?shù)碾p向傳輸技術(shù)。5G系統(tǒng)的全雙工將使頻譜效率大大提高，擺脫傳統(tǒng)頻譜資源的限制，其優(yōu)點(diǎn)在于波頻利用率高、數(shù)據(jù)挖掘能力強(qiáng)的特點(diǎn)，同頻全雙工技術(shù)對(duì)常規(guī)FDD技術(shù)與TDD技術(shù)進(jìn)行了改良，使頻譜效率實(shí)現(xiàn)了一倍以上的提升。在實(shí)際組網(wǎng)中，由于導(dǎo)頻污染限制，同時(shí)與同頻全雙工技術(shù)不宜應(yīng)用在多天線場(chǎng)景，因此5G技術(shù)仍面臨全雙工技術(shù)挑戰(zhàn)，在后續(xù)研究中需要融合組網(wǎng)與資源分配技術(shù)等多方面內(nèi)容，從而進(jìn)一步提高全雙工技術(shù)的實(shí)用性。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)進(jìn)步與人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的要求也在不斷進(jìn)步。從第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展至第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)，體現(xiàn)了技術(shù)升級(jí)換代的同時(shí)也體現(xiàn)了人們對(duì)通信業(yè)務(wù)不斷產(chǎn)生的新需求。5G移動(dòng)通信技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，本文在分析移動(dòng)通信系統(tǒng)新需求的基礎(chǔ)上，對(duì)未來(lái)5G移動(dòng)通信技術(shù)的特征進(jìn)行了分析，并對(duì)5G發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以期為5G系統(tǒng)的研究與發(fā)展提供理論借鑒。

[1]趙國(guó)鋒，陳婧，韓遠(yuǎn)兵，徐川. 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（4）：441-452.

[2]張華. 移動(dòng)通訊技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)新通信，2014（15）：42-43.

[3]尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，鄔賀銓. 5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國(guó)科學(xué)：信息科學(xué)，2014（5）：551-563.

[4]王金旺. 未來(lái)移動(dòng)通訊發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)（學(xué)術(shù)交流），2007（13）：124.

Research on the Future Development Trend of Mobile Communication Technology

Jiang QiLiang
Guangdong Telecom Planning and Design Institute Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 661199

The development of mobile communication technology reflects the demand of wireless communication network, with the progress of society and the improvement of people’s living standard, mobile communication technology continues to upgrade to meet the various needs of the people. At present, the fourth generation mobile phone Act (4G) and 3G compared to a qualitative improvement in the speed of data transmission, quality, but in the face of technical bottlenecks and new requirement, the 5G mobile communication system is the development trend in the future.Based on the analysis of the new requirements of the mobile communication system. The characteristics of the future 5G mobile communication technology is analyzed, and the key technical problems in the process of 5G development and development trend are studied, in order to provide a theoretical reference for the research and development of 5G system.

mobile communication; 5G; characteristics; key technologies

TN929.5

A

1009-6434（2017）3-0021-02