浅析5G移动通信发展趋势和关键技术

【摘要】 进入新时期后，科学技术革新速度不断加快，通信技术也获得了突飞猛进的发展，已经开始探索研究5G移动通信技术。结合我国实际情况，在2020年之后，将会大力推广应用5G移动通信系统。本文简要分析了5G移动通信发展趋势和关键技术，希望能够提供一些有价值的参考意见。

【关键词】 5G移动通信 发展趋势 关键技术

5G指的是第五代移动电话系统，其有效拓展和延伸了4G移动通信技术。现阶段来讲，5G移动通信技术还没有确定明确的标准，也没有涉及到任何的官方文件。但是在时展进步过程中，人们对通信技术领域产生越来越高的期望，5G移动通信技术必将会有广阔的发展领域。

一、移动通信技术发展历程

一般情况下，可以从四个发展阶段来划分移动通信技术的发展历程，上个世纪八十年代首先提出了第一代通信技术，本种通信技术主要是模拟传输，具有较小的业务量、较差的安全性及质量等特点。二十世纪九十年代初期开始出现第二代通信技术，本种技术将更加密集的技术结构、智能技术运用过来，相较于1G技术，具有一定的优势，但是移动通信业的发展需求依然得不到满足。而第三代通信技术则将智能信号等处理技术运用过来，可以将移动宽带服务提供给客户，但是本技术中，依然不能够高效利用频谱，浪费了大量的频谱资源。在这种情况下，提出了第四代通信技术，其具有较好的视频图像传输效果，下载速度较快，计费方式比较灵活。但是，进入新时期后，人们对网络通信技术提出了更高的要求，需要开发第五代通信系统，其有机结合了其他无线移动通信技术，可以显著提升传输速率、资源利用率以及无线覆盖性能等，满足社会发展的需求。

二、5G移动通信技术的特点及优势

2.1 较高的频谱利用率

研究发现，5G移动通信技术将会更加广泛的应用高频段的频谱资源，以目前形势来讲，高频段频谱资源利用效率依然会受到高频段无线电波穿透能力的影响，存在着诸多的限制，但是光载无线组网、有线与无线宽带技术的融合等技术的应用则不会受到影响。

2.2 大幅度提升通信系统性能

在过去的通信系统理念下，核心目标是信息编译码、点点之间的物理层面传输技术，5G移动通信技术则打破了这个限制，其主要研究如何协作与组网多点、多天线、多用户等内容，促使通信系统性能得到较大程度的提升。

2.3 先进的设计理念

室内通信业务在通信业务整体中占据着主导地位，因为，5G移动通信系统设计中，主要考虑如何提升室内无线网络的覆盖性能与业务支撑能力，这样传统移动通信系统的设计理念就会发生改变。

2.4 降低了能耗和运营成本

在未来发展中，5G无线网络将会重点研究和探索软配置设计，结合动态业务流量变化，运营商能够实时动态调整网络资源，这样能耗、网络资源运营成本都可以得到非常有效的降低。

三、5G移动通信技术发展趋势

目前，在移动通信领域内，全球已经充分重视5G移动通信技术的研究。科学技术的不断革新，将会日趋明确5G移动通信技术的关键支撑技术；未来几年内，本技术将会获得实质性发展，也就是研究与制定标准。同时，通过频率效率的提升、网络结构的变革以及新频谱资源的开发利用，也将会在较大程度上提升5G移动通信系统的容量。在2013年，欧盟诸国将5G研发项目启动于第7框架计划中，一个重要参与方为我国华为公司。通过启动本项目，出现了诸多的5G移动通信技术研发组织。我国成立了5G推进组，韩国成立了5G技术论坛等。现阶段，世界各国都全面深入的研究5G移动通信技术的应用需求、关键技术指标、候选频段等内容。其中，5G移动通信技术发展的动力来自于移动互联网，借助于无线网络的方式，向用户提供现有固定互联网络的各种服务业务，且广泛运用后台服务和云计算，对5G移动通信技术也将会产生巨大的促进作用，人们也将会更加重视系统容量与传输质量。5G移动通信技术在发展过程中，需要考虑如何与其他无线移动通信技术所密切衔接，以便将更加全面和基础的业务服务提供给网络通信技术。结合相关意见，5G移动通信技术将会从三个方面提升网络业务能力，首先是积极运用先进的无线通信传输技术，翻倍提升网络资源的利用率；其次引入新的体系结构，从深度上扩展其智能化能力，大幅度提升无线网络系统的整体吞吐率；最后，充分挖掘更加先进的频率资源，包括可见光、毫米光、高频段等内容，以便有效扩展未来无线移动通信资源。

四、5G移动通信关键技术

4.1 无线传输技术

以大规模MIMO技术为例，要想促使系统频谱效率、传输可靠性得到提升，非常重要的一项手段为多天线技术，在3G系统、LTE、WLAN等无线通信系统中得到了较为广泛的运用。实践研究表明，越多的天线数量，就会越明显的提升频谱效率及可靠性。特别是具有较大数量的发射天线和接收天线时，收发天线数中的最小值与MIMO信道容量之间将会呈现出线性增长态势。因此，将大数量的天线运用过来，可以显著提升系统的容量。但是多天线占据较大的空间，实现难度较高，现行无线通信系统收发端配置了较少的天线数量，以LTE系统和LTE-A系统为例，分别将4根天线和8根天线运用过来。但是其可以显著提升容量，增强可靠性，研究人员开始密切关注MIMO系统相关技术。大规模MIMO中，基站中配置的天线数量十分巨大，同一时频资源中，可以对若干个用户同时服务；拥有多样化的天线配置方式，可以在一个基站上集中配置这些天线，促使有集中式的大规模MIMO形成，也可以在多个节点上分布式配置，促使有分布式的大规模MIMO形成。研究发现，大规模MIMO具有较大的优势，其显著增强了空间分辨率，可以对空间维度资源深度挖掘，将大规模MIMO的空间自由度与基站提供给网络中的多个用户，实现同时通信需求，这样基站密度、宽带等都不需要增加，频谱效率就可以大幅度提升。大规模MIMO可以在很窄的范围内集中波束，促使干扰得到降低；如果有足够大的天线数量时，那么线性预编码、线性检测器也将会达到最优，基本上不需要考虑噪声干扰和其他类型的干扰。