郭智男

（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452）

1 引言

5G系統(tǒng)是面向2020年后推出的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，從目前的形勢(shì)來(lái)看，我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的大規(guī)模商用，并且以華為等企業(yè)為首，在5G通信技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)的探索方面取得了一定成就，這為我國(guó)未來(lái)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)和商用打下了基礎(chǔ)。在這種情況下，我們有必要對(duì)5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入地拓展和研究，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景進(jìn)行探索，從而為未來(lái)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的順利推行提供保障。本文正是基于這一出發(fā)點(diǎn)，對(duì)5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景進(jìn)行了探討，希望對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展能夠有所借鑒。

2 5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 高頻段傳輸技術(shù)

目前的移動(dòng)通信頻段主要在3GHz以內(nèi)，但隨著移動(dòng)通信用戶的增長(zhǎng)，頻譜資源變地十分緊缺，所以有必要探索高頻段傳輸技術(shù)。高頻段中的毫米波頻率是27.3～350GHz，它比微波的全部寬帶加在一起還要大很多?？紤]到毫米波系統(tǒng)非常便于實(shí)現(xiàn)小型化，并能夠?qū)崿F(xiàn)高速短距通信，這就為滿足5G的傳輸速率和容量提供了支持。

2.2 多天線傳輸技術(shù)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，多天線技術(shù)一直在不斷突破，目前已經(jīng)經(jīng)歷了從二維到三維，從無(wú)源到有源，從高階多輸入多輸出到大規(guī)模陣列的發(fā)展。該技術(shù)可以將頻譜資源的利用率大大提升，這對(duì)緩解移動(dòng)通信頻譜資源短缺的現(xiàn)狀意義重大，是5G通信領(lǐng)域需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。

2.3 同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

該技術(shù)是一種高效的頻譜效率技術(shù)，它可以在同一信道上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)的同時(shí)傳輸。在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，通信雙工節(jié)點(diǎn)的接收機(jī)通過(guò)對(duì)自身發(fā)射信號(hào)干擾的消除，就可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)射信號(hào)的同時(shí)也接收另一節(jié)點(diǎn)的同頻信號(hào)。

2.4 設(shè)備間直接通信技術(shù)

目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)還是以基站為組網(wǎng)中心，通過(guò)基站實(shí)現(xiàn)對(duì)通信區(qū)域的覆蓋。但基站都是固定的，不能隨意移動(dòng)，進(jìn)而就限制了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。在未來(lái)的5G移動(dòng)通信系統(tǒng)里，用戶的規(guī)模會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，而且通信業(yè)務(wù)也會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的移動(dòng)組網(wǎng)方式已經(jīng)難以滿足發(fā)展的要求。在這種情況下，實(shí)現(xiàn)D2D直接通信，使移動(dòng)設(shè)備可以不通過(guò)基站就實(shí)現(xiàn)直接通信，是拓展5G移動(dòng)通信系統(tǒng)接入方式和網(wǎng)絡(luò)連接的關(guān)鍵技術(shù)。

2.5 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G是一個(gè)智能化、寬帶化、多元化的綜合性網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將是當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)的幾百乃至上千倍，而為了滿足這一數(shù)據(jù)需求，就要部署密集的網(wǎng)絡(luò)。在未來(lái)5G系統(tǒng)里，向高頻段寬帶，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署高達(dá)200個(gè)以上的扇區(qū)。

2.6 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

不同于4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，為了滿足未來(lái)5G高效率、大規(guī)模、大容量的用戶使用需求，要求5G網(wǎng)絡(luò)必須具有低時(shí)延、低成本、易維護(hù)和扁平化等特點(diǎn)，所以需要采用新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)。目前，云架構(gòu)和C-RAN（如圖1所示）是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的熱點(diǎn)。

圖1 C-RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

2.7 智能化技術(shù)

未來(lái)的5G中心網(wǎng)絡(luò)是由大型服務(wù)器組成的云計(jì)算平臺(tái)，通過(guò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)、路由器與基站進(jìn)行連接。在5G網(wǎng)絡(luò)中，宏基站將具備大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和云計(jì)算功能，可以處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算問(wèn)題，而且時(shí)效性很強(qiáng)。同時(shí)，面對(duì)不一樣的業(yè)務(wù)，支持多種連接方式，天線形式、接入方式和網(wǎng)絡(luò)形態(tài)也都具有多樣化的功能。為了實(shí)現(xiàn)上述要求，就需要移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)切換配置、智能調(diào)度資源和智能識(shí)別等功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能組網(wǎng)，所以智能化技術(shù)也是未來(lái)5G通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3 5G移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景探討

與當(dāng)前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模商用的4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G移動(dòng)通信技術(shù)在頻譜利用率、數(shù)據(jù)傳輸速率、資源利用率、無(wú)線覆蓋率、傳輸延時(shí)以及用戶體驗(yàn)等方面都會(huì)顯著提升。尤其在智能化技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)、無(wú)線移動(dòng)技術(shù)等全面融入后，5G移動(dòng)通信技術(shù)在各項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)上都會(huì)比4G技術(shù)顯著提升，低成本、高性能以及全面智能化將是5G移動(dòng)通信技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

因?yàn)?G移動(dòng)技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，其未來(lái)將被充分應(yīng)用到交通、醫(yī)療、休閑、工作以及居住等領(lǐng)域中，還會(huì)滲透到物聯(lián)網(wǎng)和其他各行各業(yè)，與醫(yī)療器械、交通工具、工業(yè)設(shè)施等進(jìn)行深度融合，并能為用戶提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云桌面、在線游戲以及超高清視頻等極致體驗(yàn)。

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