李志 葛明 王璟瑞 張主杰

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展以及人們對更高速可靠的網(wǎng)絡環(huán)境的日益渴望，近幾年5G的發(fā)展勢頭高漲。隨著5G技術的提出和不斷進步，該技術成為將來無線通信領域的主要技術指日可待。我國的無線通信技術已經(jīng)經(jīng)歷了2G、3G和4G時代，5G通信技術也布局已久，5G無線通信技術的發(fā)展將是我國通信產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的良好契機。我國只有抓緊機遇，不斷提高自身科研水平，才能進一步縮短與發(fā)達國家通信技術之間的差距。由此可見，對5G通信技術的發(fā)展進行不斷跟蹤和分析，對于大面積推廣此技術和為此技術的應用打好基礎具有重要意義。本文就5G無線通信關鍵技術及其發(fā)展現(xiàn)狀展開探討。

關鍵詞：5G;移動通信網(wǎng)絡;關鍵技術

1、5G無線網(wǎng)絡通信技術概述

5G無線網(wǎng)絡通信技術是在之前的無線通信技術基礎上進行升級和改造，在數(shù)據(jù)傳輸性能等方面全面領先4G無線網(wǎng)絡的新型無線通信技術。相比于傳統(tǒng)的無線通信技術，5G無線通信首次應用了納米技術，使傳輸速度得到有效提升，同時還注重數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩捅Ｃ?。個人信息的加密是5G技術最突出的創(chuàng)新點，信息在傳輸過程中遇到問題會及時報錯，并有效進行保護，這在網(wǎng)絡技術發(fā)展越來越快的今天十分重要。

2、5G移動通信網(wǎng)絡關鍵技術

2.1 大規(guī)模MIMO技術

這種技術屬于是無線傳輸技術，在運行過程中主要依靠了大型天線系統(tǒng)，然后將其集成在5G移動通信中，降低制造成本以及技術能耗。在天線系統(tǒng)之中，大規(guī)模MIMO技術可以把很多天線結合在一起，以此實現(xiàn)多個地區(qū)和多天線信息的相互交流傳遞，這與5G移動通信網(wǎng)絡的建設與發(fā)展目標相契合。因此，在5G移動通信網(wǎng)絡中，大規(guī)模MIMO技術是一項關鍵技術。在5G落實之前，這種技術已經(jīng)被廣泛運用，在未來的發(fā)展中，需要做的是將其和5G通信網(wǎng)絡融合，以此檢查其中是否有不契合的部分。若是有就需要進行解決，將兩者結合在一起讓技術更加完美。在對大規(guī)模MIMO技術進行完善時，需要對其中技術優(yōu)化點進行考慮。在實際工作中要將其與5G通信網(wǎng)絡融合在一起，發(fā)現(xiàn)天線數(shù)據(jù)，將其作為技術優(yōu)化的切入點。在5G通信網(wǎng)絡中，天線是信息主要傳輸載體，因此信息傳輸速率以及頻譜利用率和天線之間有緊密關系。為了提高信息傳輸效率，就需要提高頻譜利用率。經(jīng)過數(shù)量的增加優(yōu)化天線配置，合理的配置天線，可以發(fā)送接收端信息傳輸?shù)男?。在使用這種技術時，要明確分布形式，集中與散落的分布形式能夠獨立運用，但是要提升使用效果，最好的方式是結合一體共同運用。在結合運用中，空間資源利用率有一定提高，可以降低發(fā)射功率，不易受到外界干擾信號的影響。

2.2 毫米波

隨著低頻段頻譜資源不斷被利用，低頻帶無線通信系統(tǒng)日益擁堵，尋求新的的頻譜資源以適應5G更高速的傳輸需求已是大勢所趨。各國研究者將目光投向了頻譜資源豐富的毫米波頻段。毫米波的波長處于微波和遠紅外波之間，而波長又與尺寸成正比，因此，毫米波元器件的尺寸要比同等波長微波下的器件尺寸小得多。利用這個優(yōu)點，基站端可以布置大規(guī)模天線陣列，再配合預編碼技術，毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)就可以達到提升發(fā)送信號的增益、減輕外界磁場的干擾、降低資源損耗等目的。但是，毫米波通信有一個缺點就是它容易受到大氣和雨水等外界環(huán)境的影響，路徑損耗較大，為了解決這一問題，需要在毫米波通信中引入波束成形（BF，BeamForming）技術。

2.3 D2D技術

D2D技術是英文Device-to-Device的簡稱，其還被人們稱之為蜂窩通信。隨著5G通信技術越來越普及，提升無線通信性能顯得越來越緊迫，而D2D技術就是在這種背景下誕生的，進而迅速的被推廣應用。這項技術在我國的應用時間也不算短了，其發(fā)展和推廣速度非常的快，并且我國很多通信公司還獲得相應的專利授權。就當前情況來看，蜂窩通信技術已然成為5G移動通信網(wǎng)絡最為關鍵的技術之一，其發(fā)展前景非常的廣大，筆者相信這項技術在未來的移動互聯(lián)網(wǎng)中必定能夠發(fā)揮更大的作用。

2.4 波束成形

波束成形并不是一個新名詞，它其實是一種經(jīng)典的傳統(tǒng)天線技術，在軍用雷達中早就有所應用。隨著無線通信技術的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)的抗干擾能力到達一定狀態(tài)之后就無法再取得明顯的提高，信號傳輸距離、信道質量等因此也受到限制，為此，研究人員將波束成形引入到5G中來，期望對無線通信系統(tǒng)的干擾問題瓶頸進行改善。在5G無線通信系統(tǒng)中，使用大規(guī)模MIMO天線技術在基站端配置了大量的天線陣列，發(fā)出的信號向四面八方傳播，使得部分接收信號功率損失嚴重，質量也大打折扣。研究人員利用波束成形技術對多天線陣元接收到的各路信號進行加權合成，讓信號集中在指定的方向傳輸，相當于形成了具體指向上的波束，從而提高了信號的抗干擾能力，獲得了更高的信號質量。但是，使用波束成形也帶來了一些問題。首先，通信系統(tǒng)設備成本和功耗的提高，對實際應用提出了不小的挑戰(zhàn);其次，如何將波束快速地對準用戶，使波束不至于偏離用戶，導致用戶接收不到高質量的無線信號，這些都有待我們后續(xù)繼續(xù)改進。

3、5G無線通信技術的發(fā)展趨勢

5G無線通信技術會隨著相關部門研究的深入而日趨成熟，無論是高頻傳輸方面，還是網(wǎng)絡的大容量、大帶寬方面都會得到提升和發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務的不斷發(fā)展也給5G無線通信技術提出了更高的要求，需要在無線通信中做到系統(tǒng)容量不斷擴增、傳輸速度不斷加快的同時，保證客戶信息的安全。就現(xiàn)階段網(wǎng)絡發(fā)展的方向來講，5G無線通信技術的研究還需借助其他優(yōu)秀無線傳輸技術的經(jīng)驗來進行合理規(guī)劃，例如對于小區(qū)網(wǎng)絡來講，推進智能化網(wǎng)絡架構發(fā)展，需要尋求增加熱點和降低干擾的平衡，增大網(wǎng)絡吞吐量，提升用戶體驗。在未來的發(fā)展中，5G無線通信技術會對頻率資源進行進一步的分析和挖掘，無論是高頻段、毫米波還是可見光，更深入地利用頻率資源可以保證網(wǎng)絡帶寬充足，滿足網(wǎng)絡發(fā)展的需求。同時5G無線通信技術將更好地與當下發(fā)展火熱的物聯(lián)網(wǎng)技術進行良好的結合，更多機器之間會利用無線通信進行交互和應用，這就需要在研發(fā)通信技術時考慮到終端數(shù)量快速增長的問題，一旦大量終端并發(fā)接入，如何才能保證業(yè)務數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。由此可見，5G無線網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展還有很長的路要走，要根據(jù)當前不斷增長的需求來拓寬網(wǎng)絡的可用性，通過制定接入方案和進行壓力測試等保證無線通信質量。

結語

總之，5G移動通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展，對于我們國家具有十分重要的現(xiàn)實意義，一方面能夠使當前的網(wǎng)絡速度實現(xiàn)應有的提高，另一方面還能夠顯著的提升我們國家的綜合國力，為我們國家的經(jīng)濟發(fā)展和科技進步作出貢獻。5G移動通信網(wǎng)絡關鍵技術在應用中必然會遇到很多問題，因此要慎重對待這些問題，并找到問題的解決措施，如此5G技術才能逐漸完善。在研究該技術時，要從實際出發(fā)，對其具體應用效果進行評估和判斷，找到可優(yōu)化升級的點。

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（作者單位：中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司）