5G无线通信网络中关键技术及发展趋势

吕博+田清军+张超+李平

【摘要】 第五代移动通信（5G）已成为全球通信领域研发的热点。随着5G通信技术的不断完善，也必将给人们带更好的通信网络体验。因此，需对5G主要关键技术及其发展趋势做进一步探讨。

【关键词】 5G 无线通信 网络 技术 趋势

随着4G进入规模商用阶段，面向2020年及未来的第五代移动通信（5G）已成为全球研发的热点。5G时代无线通信也将会进一步的完善，从稳定性、传输速度等方面向有线通信看齐，甚至会超越有线通信。分析归纳5G主要关键技术，对其发展趋势的进一步探讨，对于5G通信技术的不断完善有着积极的意义。

一、5G无线通信技术的特点

（1）大幅提高了数据的传输速率。在5G技术中，通过技术创新，其数据传输的速度可以高达每秒几十GB。以28GHz…波段为例，4G技术无线传输速率是75Mbps，而5G技术无线传输速度已经可达到1Gbps，并且有高于2Mb/s的非对称数据传输能力。（2）兼容性更强。5G技术涉及到Wi-Fi、NFC以及BLUETOOTH等的无线技术，并且包含是集多种无线通信技术的全通信系统，其对其他技术和设备的兼容性更强，在网络支付的时代，对手机支付的安全性也有了很大的提升。（3）低功耗。无线网络通信技术在应用过程，应用程度的持续运行需要较多的小任务来支持，比如电子邮件程序，为了保证电子邮件能够实时更新，会向服务器发持续发送请求。在5G技术中，会对浪费电量的应用进行快速、自动的审核，对无用应用发出的请求进行阻止，从而减少对电量的浪费，延长电池的使用寿命。

二、5G无线通信关键技术

1、大规模天线阵列技术。5G无线通信采用大规模天线阵列，从而实现在当前多天线技术的基础上，通过天线数量的增加，达到对数十个独立空间数据流的支持，对多用户系统的频谱效率大幅提升，也为5G系统速率需求和容量需求提供了支持。在大规模天线阵列对5G通信技术中信道测量与反馈、天线阵列设计、参考信号设计、低成本实现等关键问题的解决提供了技术支持。2、超密集组网技术。为了实现无线通信频率资源的利用效率，超密集组网技术可以提高基站部署密度，从而对频率复用效率实现巨大提升。但在此技术的应用方面，因部署成本、站址资源、频率干扰等因素影响，超密集组网技术在无线通信网络局部热点区域应用，可以达到通信容量百倍级的提高。在超密集组网技术的研发过程中，其重点研究方向应体现小区虚拟化技术、干扰管理与抑制、回传与接回联合设计等方面，从而更好促进超密集组网技术在5G无线通信网络中的应用取得更好的效果。3、新型多址技术。新型多址技术在5G通信中实现免调度传输，从而使得信令开销降低明显，接入时延大幅缩短，降低通信终端功耗，而且，新型多址技术在发送信号时，通过实现空/时/频/码域的叠加传输使得通信接入能务提升明显，实现多种场景下系统频谱效率的提高。在现阶段，5G新型多址技术方案主要有多用户共享接入（MUSA）技术、非正交多址（NOMA）技术、图样分割多址（PDMA）技术、稀疏码分多址（SCMA）技术等。4、全频谱接入技术。全频谱接入技术是通过对不同类型的移动通信频谱资源的利用和开发，来达到通信系统容量以及数据传输速率提升的目的。所采用的移动通信频谱资源主要有高低频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续频谱等。5G通信优选频段以信道传播特性较好的6GHz以下频段为主，…5G通信的辅助频段以具有更加丰富的空闲频谱资源6GHz～100GHz高频段。当前，全频谱接入技术面临的一些因难和挑战，如低频和高频统一设计、信道测量与建模、高频接入回传一体化以及高频器件等。

三、5G无线通信发展趋势

未来的5G网络将是基于SDN、NFV和云计算技术的更加灵活、智能、高效和开放的网络系统。5G网络架构包括接入云、控制云和轉发云做为5G网络架构的重要组成部分。接入云融合了分布式和集中式无线接入网架构，可以实现多种无线制式的接入，对于不同类型的回传链路也有很好的兼容性，从而使得组网部署更加灵活，无线资源管理也更有效率。5G的数据转发功能与网络控制功能通过解耦，形成具有集中统一性的控制云和具有高效灵活的转发云。控制云主要是实现全局和局部移动性管理、会话控制、服备质量保证，从而实现对通信业务个性化需求的满足，对业务的部署效率进一步提升，构建面向不同业务的网络能力开放接口。转发云通过控制云对网络资源的调度以及网络控制，实现海量业务数据流的低时延、高可靠、均负载的高效传输。因此，5G网络架构的发展会存在必然存在局部实验到全网应用的阶段，最终形成网络架构的整体演变。

结束语：5G通信网络技术不仅为普通消费者带来全新的移动通信体验，也为各行业应用提供了更开放的创新空间。在5G时代，人们将体会到智慧城市、智慧家庭带来的方便与快捷。5G将进一步带动信息化与工业化的融合，为“互联网+”提供技术上的支持，给予经济“新常态”下的信息消费市场最有力的推动。

参 考 文 献

[1]熊必成.5G网络通信技术应用的前瞻性思考[J].信息通信，2014，（11）：…230.…

[2]张洪丽.浅议5G无线通信技术概念及相关技术[J].通讯世界，2015，（12）：…41.endprint