5G核心技术研究发展探析

孔庆玉 商文宇

[摘    要] 随着我国社会经济的不断进步和发展，现阶段4G移动通信网络技术已经逐渐不能够满足移动互联网以及物联网两大领域的根本需求，5G通信必将成为未来通信技术发展的主流。作为中美贸易摩擦的导火索，我国的5G通信技术在华为等通信行业翘楚的不断科研下，已经走在了世界通信技术发展的前列，5G的核心技术已经不仅仅是一个国家无线移动通信技术领域的成就，俨然已经上升至国家发展的战略层面。因此，深入研究5G通信的核心技术，推动这种全新的无线移动通信技术以满足我国未来网络社会长期发展的需要已经成为当前通信领域所要面临的主要课题，是实现战略强国、科技强国的根本途径。

[关键词] 5G;核心技术;移动通信技术

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 068

[中图分类号] TP311    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）19- 0159- 02

0      前    言

5G也称第五代移动通信技术，是第五代移动电话行动通信的标准，核心的原理就是通过完善相关核心技术来提升通信网络的性能，进而满足当下移动通信网络市场的需求。随着科学技术的不断发展和进步，未来的通信网络将迎来成百上千倍的数据容量增长，多人视频通话、智能终端、游戏、3D电影以及各种高质量节目都对移动网络通信技术有着更高的要求，为了应对这些全新形式的市场挑战，通信企业必须重视对5G核心技术的研究，5G核心技术的发展也将成为未来通信领域的研究重点。

1      5G通信技术的发展趋势

1.1   5G将实现服务体验的优化以及应用场景的拓展

当前我国的智慧农业、人工智能、智能驾驶等多个领域都已经应用了5G技术，但是在不断的实践过程中不难发现，5G至今为止依然仅仅只能被当作一种通信技术来优化行业信息传输的可靠性和效率性，并不能够在功能上給予行业带来质的突破，这也是当下我国5G核心技术发展的主要困难。未来的5G技术发展必须要与垂直应用行业的核心技术相匹配，从客户需求的痛点着手，5G核心技术的研发目标就是要实现服务体验的优化以及应用场景的拓展。

1.2   5G将实现体系系统的稳定以及通信信息的安全

在这个信息化爆炸的时代，信息安全是通信技术发展过程中不可忽视的重要问题。虽然5G的众多安全技术中，云化的数据存储、多地址、虚拟化网络架构等技术能够在一定程度上为客户的应用提供一定的保障需求，但其根本上还是容易遭到网络黑客或外部的侵袭。未来的5G网络通信技术的核心发展方向就是要保障信息传输的安全性，这也是通信运营商最为重视的领域，高效的传输效率并不能够使5G立足于不败之地，只有辅助以更加稳定的安全防范技术，才能够使5G的体系能够稳定运营。

2      5G技术的特点

2.1   非正交多址接入技术

5G的非正交多址接入技术的基本思想就是主动引入干扰信息，在发送端采用非正交发送，在接收端采用串行干扰删除接收机实现正确的解调。采用这种技术的核心特点就是干扰较低，在高速运动的条件下也能够保持很高的传输效率，并且这种高速的传输效率能够实现多用户共享。

2.2   高频段传输

现阶段的移动通信传统工作频率主要集中在3 GHz 以下，这就造成了这部分频谱的资源十分拥挤。而5G技术采用的是高频段位，其可用的频谱资源十分丰富，解决了当先移动通信频谱资源匮乏的局面，能够实现短距离极高速度的通信。5G所采用的高频段位是未来移动通信的主要发展趋势，能够架设足够量的小型化天线、设备以及带宽。

2.3   超密集组网

5G技术所采用的超密集组网解决传统移动通信网络覆盖以及系统容量的问题，极大地提升了网络覆盖面积以及系统容量，能够实现通信业务的分流，能够实现更高效的频率复用以及更具灵活性的网络部署。但这种密集型的网络部署也存在一定的难题，小区彼此间的干扰已经成为制约系统容量发展的主要因素，如何提升终端能力以及小区间的协作成为5G密集网络方面的热点课题。

2.4   大规模MIMO

5G技术的大规模MIMO实现了传统4G网络所不能够满足的能量效率以及频谱效率的数量级提升需求，使得能量效率和频谱效率都得到了显著的提升，同时，5G技术所采用的大规模MIMO由于使用简单的检测方法和线性预编码，使得快速衰落和噪音对系统的影响逐步消失。

3      5G通信的核心技术

3.1   OFDM 优化的波形与多址接入技术

5G的OFDM 技术是4G OFDM 技术的优化版本，具有较强的兼容性和相对较高的频谱效率，可以扩展至大带宽应用，更为重要的是，这种核心技术的能耗较低，且信号抗干扰性较强。通过增强频率本地化来实现不同用户与服务器之间更高的多路传输效率，进而满足了5G可靠、高速的数据传输要求，多地质的接入技术使得5G的传输更加稳定，频谱效率更高，使得5G通信技术更具连接性功能。

3.2   新型网络框架搭建技术

5G通信的未来发展主流趋势就是要满足多种服务的需求以及多场景的应用，因此，5G通信的核心网络架构就必须兼具简单性和灵活性的特点，进而实现其数据多途径传输效率的增强。基于这种要求下，5G网络框架搭建所采用的核心技术拓展时间间隔以及自包含集成子帧，这两种技术的使用可以使5G的网络框架搭建更加灵活，实现同频率不同 TTI 的多路径数据传输，进而实现同一频率的多路传输。

3.3   集群化无线技术

5G技術实质上是对现有的全部通信技术进行集成，通信信息传输性能的提升完全是通过技术的组合得以实现，因此，这种集群化的无线技术就是5G技术的核心技术之一。首先，5G通过使用MIMO 技术来增加基站容量，显著提升信道容量，再结合智能波束成型技术来提升信号的集中度，进而实现覆盖区域的扩展;其次，5G采用Wave 技术以及频谱共享技术来实现信息的高频段频谱传输，为客户的数据传输提供极致的速度体验;第三，5G通过设备和基站内的多根天线结合波束追踪算法以及智能波束成型来提升5G毫米波的覆盖范围，进而排除障碍物对信号的阻挡。

4      5G核心技术在通信领域的应用发展

作为当前世界范围内通信领域应用最为广泛的系统之一，安卓系统被广泛应用在智能手机和平板电脑，安卓系统是一种基于Linux开发的操作系统，使用分层架构，即：应用层、框架层、执行层和内核层，5G核心技术通常应用在系统的核心层，5G核心技术在满足当下安卓系统基本需求的同时，还能够为通信用户提供更加便捷的服务，是未来通信领域发展的主要方向，具有极高的应用价值。

4.1   与安卓系统核心层进行有效对接

在未来的通信应用发展中，安卓系统通过自身系统的开源代码将5G核心技术进行改进和完善，使其核心技术能够尽快适应和接受系统，通过5G核心技术应用后的安卓系统可以分为四种架构，即：应用程序层、应用程序框架层、运行时层以及系统内核层，四个部分可以随时进行调整，系统的性能和稳定性得到长足的发展。此外，5G核心技术的应用能够大幅改善安卓系统的存储空间，通信传输的质量和效率也与4G模式具有天壤之别。

4.2   与拍照技术进行有效对接

在未来移动通信领域的发展中，手机的拍照技术是主要发展领域，通过5G核心技术的应用，能够加强手机摄影摄像方面的控制，光影的变化、动态镜头的捕捉都会得到极大的改善，5G核心技术的应用对照片的成像质量有着质的改变。此外，照片质量的提升必然会造成照片存储空间增大，5G核心技术的应用极大地释放了移动设备的存储空间并提升其存储速率，使得移动终端摄影摄像捕捉能力有了较大的提升。

4.3   与云计算进行有效对接

5G核心技术在移动通信领域应用的优势数不胜数，其中最为突出的优势就是与云计算的有效对接。云计算是我国移动通信未来发展的主要领域，5G核心技术与云计算的有效对接使得移动通信呈现出不同的计算方式，进而提升系统服务人们使用的质量。此外，随着人们生产和生活方式向移动通信客户端方向发展，5G核心技术的应用范围也将越来越广泛，更多智能系统的发展将层出不穷，5G核心技术与云计算的有效对接使得整个移动通信网络向着低能耗网络和高智能方向发展，用户将体验到更加具体、完整和个性化的网络服务。

5      结    语

5G技术作为21世纪通信技术的主流技术必将改变我国各行各业的业务形态，是国家层面上的战略发展技术，未来也会有越来越多的领域能够应用到5G技术。当前我国的5G技术积累了一定的优势，但在多地址技术和无线技术等核心技术方面尚存在一定的不足。我国必须要加强对5G核心技术领域的研发支持，激励创新，培养5G领域拥有自主知识产权的龙头企业，为掌握世界范围内的5G建设和产权化的主动权打下坚实的基础。

主要参考文献

[1]戢玉兵 .5G 移动通信网络关键技术及分析 [J]. 数字技术与应用，2017（5）.

[2]赵国锋，陈婧， 韩远兵，等.5G 移动通信网络关键技术综述 [J].重庆邮电大学学报 ：自然科学版，2015（4）.

[3]李阳德，林亮，郑舟，等.5G网络典型应用场景与关键支撑技术探讨[J].广西通信技术，2017（3）.

[4]田婷.5G 移动通信网络关键技术 [J].数字通信世界，2017（3）.

[5]方汝仪.5G移动通信网络关键技术及分析[J].信息技术，2017（1）.

[6]李丹雪，张宗迟.5G 移动通信网络关键技术及分析[J].数字技术与应用，2017（6）.

[7]卢翠.4G通信网络关键技术讨论与研究[J].中国高新区，2017（3）.

[8]尤肖虎，潘志文，高西奇，等 .5G 移动通信发展趋势与若干关键技术 [J]. 中国科学：信息科学，2014，44（5）：551-563.