嵇洪濤

（山東省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，濟(jì)南 250101）

5G移動通信技術(shù)依托于第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，作為4G的延伸，5G移動通信技術(shù)具有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢，5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度更快，帶寬更寬，而且穩(wěn)定性更高。根據(jù)測試數(shù)據(jù)得知，5G通信網(wǎng)絡(luò)傳輸速度峰值可達(dá)到每秒數(shù)十Gb?，F(xiàn)階段，全世界范圍內(nèi)都致力于5G移動通信技術(shù)的研究，中國移動將在2019年上半年推出首批5G預(yù)商用設(shè)備，主要包括智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營服務(wù)等，而與此同時中國聯(lián)通和中國電信也將在2020年實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)城市的5G商用。由此可見，5G移動通信技術(shù)將會在不久的將來，會成為主流的通信技術(shù)。

1 5G移動通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀評價

5G移動通信技術(shù)擁有更快、更安全、信號更強(qiáng)、覆蓋面積更廣、應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛等特點(diǎn)，是對現(xiàn)行移動通信技術(shù)的一次全面的技術(shù)革新。研究得知，我國5G移動通信技術(shù)起步于2016年，主要分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗、5G技術(shù)方案驗證和5G系統(tǒng)驗證三個階段實(shí)施。在2016年3月，工信部表示：5G移動通信技術(shù)是新一代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向之一，作為未來信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。5G具有更高的速率和帶寬，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)后，預(yù)計5G網(wǎng)速將比4G提高近10倍，能夠滿足消費(fèi)者對虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻等更高的網(wǎng)絡(luò)需求。從行業(yè)應(yīng)用角度分析，5G通信技術(shù)具有更高的可靠性，更低的時延，能夠滿足智能制造、自動駕駛等行業(yè)應(yīng)用的特定需求，拓寬融合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，支撐經(jīng)濟(jì)社會創(chuàng)新發(fā)展。2018年12月7日，我國工業(yè)和信息化部許可中國移動、中國電信、中國聯(lián)通三家企業(yè)，在全國范圍內(nèi)開展第五代移動通信系統(tǒng)的試驗工作，并分布5G試驗頻率資源。

2 5G移動通信技術(shù)特點(diǎn)

現(xiàn)階段，手機(jī)終端設(shè)備已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分，人們通過手機(jī)就可以獲取豐富的數(shù)據(jù)資源，通過手機(jī)完成各種支付功能，目前，手機(jī)已經(jīng)能夠滿足人們絕大部分的通信和娛樂需求，這些都要?dú)w功于移動通信技術(shù)的發(fā)展。隨著5G移動通信技術(shù)的誕生，VR/AR、智能終端、3D電影以及超高畫質(zhì)視頻會逐步走進(jìn)人們的生活。

表1 移動通信技術(shù)區(qū)別

5G移動通信技術(shù)的研發(fā)是為了提供更高效率的網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)。與以往通信技術(shù)相比，它能夠提供Gb/s量級的數(shù)據(jù)傳輸速率，擁有更快的連接速度和更清晰的視頻，支持多媒體交互業(yè)務(wù)。如表-1所示。下文對5G移動通信技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)詳細(xì)分析：

2.1 無線接入網(wǎng)技術(shù)

5G移動通信技術(shù)的核心是無線接入網(wǎng)技術(shù)，在5G通信網(wǎng)絡(luò)中，需要可以提供多個Gb/s的數(shù)據(jù)速率，這就需要使用大MIMO、毫米波、新波形及軌道角動量復(fù)用來實(shí)現(xiàn)。不同的蜂窩和無線網(wǎng)絡(luò)對于容量和帶寬的需求具有明顯的差異性，5G移動通信技術(shù)憑借其Gb/s量級的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以通過使用毫米波頻譜實(shí)現(xiàn)，較小的毫米波長度可以與定向天線組合從而支持更高的吞吐量。

2.2 高頻段傳輸

5G移動通信技術(shù)支持1Gb/s以上的數(shù)據(jù)傳輸，其峰值數(shù)據(jù)速率為5～10Gb/s，頻譜效率為10b/sHz，用戶面延時為1ms，控制面延時為50ms。對毫米波和非許可頻段以及超高速350km/h的與移動性需求，進(jìn)行切換的時間需要小于10ms，這對5G移動通信技術(shù)的可靠性有著非常高的要求。

2.3 大規(guī)模天線陣列技術(shù)

由于以無線方式連接的設(shè)備越來越多，因此，迫切需要能夠滿足更高數(shù)據(jù)與容量需求的無線技術(shù)。新時代背景下，傳統(tǒng)的通信設(shè)備已對既有的無線網(wǎng)絡(luò)造成極大負(fù)擔(dān)，而隨著5G移動通信技術(shù)的研發(fā)，對數(shù)據(jù)傳輸率的需求也非現(xiàn)有速率能滿足。多輸入/多輸出（MIMO）技術(shù)有望通過實(shí)現(xiàn)新一代無線技術(shù)來解決上述問題。這就需要通過大規(guī)模天線陣列技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，以便在相同的時域與頻域傳輸多個數(shù)據(jù)信號，可同時大幅提升容量、傳輸率或穩(wěn)定性。大規(guī)模天線陣列技術(shù)有效的確保了5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用和普及。大規(guī)模天線陣列技術(shù)使得基站能夠采用大量天線，通過高級信號處理技術(shù)，同時鎖定多個用戶，并重復(fù)使用相同的時間與頻率空間。

2.4 新型多載波技術(shù)

新型多載波技術(shù)包括濾波OFDM技術(shù)、濾波器組多載波FBMC技術(shù)以及通用頻分復(fù)用GFDM技術(shù)等，新型多載波技術(shù)的研發(fā)能夠有效推進(jìn)5G移動通信技術(shù)的普及應(yīng)用。有效支撐5G移動通信技術(shù)擁有更廣泛和更豐富的業(yè)務(wù)類型，尤其是大量的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，這些對基礎(chǔ)波形有了更高的要求，新型多載波技術(shù)除了具有傳統(tǒng)的移動寬帶業(yè)務(wù)外，對這些物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)也具有良好的支持能力。在新時代背景下，新型多載波技術(shù)良好的擴(kuò)展性可以有效應(yīng)對大量新技術(shù)和新業(yè)務(wù)需求，通過增加參數(shù)配置或者簡單修改屬性就可以支持種類繁多的業(yè)務(wù)。此外，新型多載波技術(shù)還需要和其他技術(shù)進(jìn)行兼容，5G移動通信技術(shù)的多樣化需求需要通過融合新型調(diào)制編碼、新型多址、大規(guī)模天線和新型多載波等新技術(shù)來共同滿足，作為基礎(chǔ)波形，新型多載波技術(shù)需要和這些技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合。在新時代背景下，移動互聯(lián)將會成為通信技術(shù)發(fā)展的主要動力。5G移動通信技術(shù)將會融入到人們的日常生活、工作、學(xué)習(xí)等領(lǐng)域中，即使在密集的住宅區(qū)、辦公樓、體育場、地鐵、高鐵和廣域覆蓋等具有超高流量密度、超高連接數(shù)據(jù)密度、超高移動性特征的場景，也可以為用戶提供超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云桌面等業(yè)務(wù)服務(wù)。其中虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）是利用計算機(jī)模擬合成一個三維空間，在這個虛擬世界人們可以通過視覺、聽覺以及嗅覺獲得身臨其境的感受?，F(xiàn)階段，迪士尼、微軟、Facebook、谷歌、三星等巨頭已經(jīng)在VR領(lǐng)域布局，尤其是2018年上映的《頭號玩家》再一次讓虛擬現(xiàn)實(shí)世界成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。要真正意義上實(shí)現(xiàn)“身臨其境”的浸入式體驗，相應(yīng)的視頻分辨率就必須達(dá)到人眼分辨率，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度必須達(dá)到300Mbps以上，端到端時延小于5ms，移動小區(qū)吞吐量大于10Gbps，這些都要依托于5G移動通信技術(shù)的支持。

3 5G移動通信技術(shù)應(yīng)用

憑借低時延、高可靠、低功耗的特點(diǎn)，5G移動通信技術(shù)將會和工業(yè)設(shè)施、醫(yī)療儀器、交通工具等進(jìn)行深度融合，滿足工業(yè)、醫(yī)療以及交通等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)需求，相信未來，5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)浅V泛，不僅能提供VR、超高清視頻、浸入式游戲等交互方式再升級；還可以支持海量的機(jī)器設(shè)備通信，服務(wù)智慧城市、智慧家居；在車聯(lián)網(wǎng)、移動醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)中都有非常廣闊的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，5G移動通信技術(shù)不僅僅意味著更快的數(shù)據(jù)速率和更高的容量，更重要的是，它實(shí)現(xiàn)了人與物的結(jié)合人類與數(shù)十億臺智能設(shè)備的無縫實(shí)時交互。相信，伴隨著5G移動通信技術(shù)的全面普及應(yīng)用，在不久的將來有望實(shí)現(xiàn)一個富足、可靠且超級互聯(lián)的世界。這就要求5G移動通信技術(shù)面臨更多挑戰(zhàn)，在設(shè)計和研發(fā)過程中必須進(jìn)行全面的技術(shù)檢測，使其滿足新的頻段、更寬的帶寬還是新的波束成形技術(shù)需求。