5G移动通信技术及发展趋势的分析与探讨

摘 要：5G时代逐渐走进，在移动通信、人工智能、互联网教育、远程医疗、虚拟现实VR、增强现实AR、游戏娱乐等方面5G都会扮演举足轻重的作用。本文对5G技术的现状及发展趋势进行了简要的探讨。

关键词：5G;移动通信;MIMO

一、5G移动通信的概念

第五代移动通信技术，缩写：5G。也是4G之后的延伸。作为最新一代移动通信技术，在覆盖性和安全性方面都得到了有效的提高，解决了4G移动通信技术中存在的很多问题，在很大程度上满足了当今社会移动网络的需求，是我国移动通信技术发展的一次重大改革。

5G移动网络与早期的2G、3G和4G移动网络一样，5G网络是数字蜂窝网络，供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。表示声音和图像的模拟信号在手机中被数字化，由模数转换器转换并作为比特流传输。蜂窝中的所有5G无线设备通过无线电波与蜂窝中的本地天线阵和低功率自动收发器进行通信。收发器从公共频率池分配频道，这些频道在地理上分离的蜂窝中可以重复使用。本地天线通过高带宽光纤或无线回程连接与电话网络和互联网连接。与现有的手机一样，当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时，他们的移动设备将自动“切换”到新蜂窝中的天线 。

5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比4G LTE蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟，低于1毫秒，而4G为30-70毫秒。

二、5G移动通信的发展趋势

与传统的4G移动通信相比，5G具有更高的速率、更宽的带宽，并且其在无线覆盖和传输延时方面得到了很大的提高，这种智能化、自动化、高可靠性的特点将会成为未来5G移动通信的主要发展趋势，对拓宽融合产业发展空间，支撑社会经济发展有很大的促进作用。

如果说4G改变的只是我们个人的话，那么5G的影响面则大得多。5G的应用，可以划分为三大块，一块是现有的4G体验的提升，一块是像自动驾驶、VR/AR这样的应用，还有更重要的一块是物联网。有人形容5G的速率是这么说的：下载一个文件大小1G的电影，只需要一秒钟。正是因为速度是如此之快，再加上低时延等特性，所以才使得自动驾驶这样需要海量高速数据交换的应用才成为可能。物联网使得每一个从公共基础设施到工厂到家庭的设备都能产生连接，这样一来，影响就广了。这张网络的可用性可靠性稳定性安全性，显得无比重要。它涉及到生产和生活的方方面面。

三、5G移动通信技术所具备的特点

5G移动通信要在技术层面进一步深化改革，让用户有更好的体现，使得网络运行过程中会有更高的吞吐速率，确保5G移动通信的通信环境适应性更强，发挥其使用效应。在信息传输以及编译码方面，5G移动通信继承了此前的技术之后，还要将协作组网建立起来，以使得用户之间、小区之间都可以相互协作，确保5G移动通信技术的应用更为广泛，网络覆盖面更广。

四、5G移动通信的关键技术

1.大规模MIMO技术。MIMO技术被视为5G移动通信网络的核心技术，主要作用是在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接受端的多个天线进行传送和接收，从而改善了通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的前提下，可以成倍的提高系统信道的容量，在很大程度上提高了移动通信的传输效率。

2.全双工技术。全双工技术主要指的是实现同时、同频进行双向通信的技术。目前的移动通信技术中，发射信号和接受信号之间会相互干扰，影响了移动通信的信号传输质量。而全双工技术可以在发送设备和接收设备采取点到点的连接，这就意味著在全双工的传送方式下降低无线资源消耗，灵活运用频谱，提高了5G移动通信的传输效率和传输速度。

3.超密集异构网络技术。5G移动通信正朝着多元化的方向发展，随着移动数据流量呈爆炸式的增长，超密集异构网络将会成为5G移动通信提高数据流量的关键技术。该技术具有较高的网络密集程度，因此，可以有效的缩短节点与终端的距离，使网络的功率和频谱大幅度的提高。

4.高频段使用技术。对于移动通信技术而言，3G以下的频率可以很好的支持移动移动性，具有良好的覆盖效果，但目前这一段频谱资源十分匮乏，而3G以上频谱资源十分丰富，有效的利用这一区间的频率，将极大的缓解频谱资源紧张的问题。

5.多载波技术。由于现阶段的OFDM技术在大范围空白频谱方面的能力还比较弱，所以就对移动通信的传输速率造成了一定的限制，而多载波技术的应用确很好的解决了这个问题，在该技术中，发送端采用合成滤波器来调制多载波，接受端采用分析滤波器来调制多载波，这个技术可以有效的控制载波间的相互干扰，提升了抗干扰性。

五、5G未来发展前景

3G与4G时代催生了工业互联网的制造业发展新动向;而5G时代的到来将会拓展这些领域。5G已经在网络系统吞吐率、网络资源利用率、频谱资源、智能化方面显示了其巨大的优势与威力。比如，在智能家居方面，由于5G网络的普遍应用，可以将手机、所有家电进行可控制性的互联，并营造出4G时代不曾有的虚拟观看，使用户直接在手机上看到立体画面外投的家居情况。

随着我国通信业的快速发展，之前“一电话难求”的局面已成历史，而且与国外相比，我国的通信覆盖已相对完善。不过，虽然我国通信人口覆盖率为99%，但我国还有40%的领土面积没有覆盖，一些人迹罕至的地方没有信号覆盖，如沙漠、高山和海洋等，目前这些地区的信号覆盖主要依靠卫星通信，这需要特殊的卫星终端。

短短30多年的移动通信史，述说的是通信的历史，也是我们同龄人的历史。我们有幸见证这段辉煌灿烂的历史，和移动通信变革时代同行，幸甚至哉！

参考文献

[1]吕欣.5G时代出版产品进化路径探究[J].出版广角，2019（9）.

[2]商文豪;史应如.5G移动通信发展趋势和关键技术分析[J].经济技术导刊，2019（9）.

[3]史建华.5G通信中传输技术的应用分析[J].电子世界，2019（8）.

作者简介：

李强（1981年11月），女，汉族，黑龙江省齐齐哈尔市人;学历：研究生;职称：讲师;研究方向：程序设计及其语言.

课题结题信息：

《产学研融合背景下“5G+人工智能”移动应用开发课程研究》

课题编号：GJC1319053.