5G移动通信发展趋势与相关关键技术

文/赖峥嵘

近10年来，移动通信技术更新速度显著加快，移动通信不仅发生了质的变化，同时得到了当时社会的极大认可和满足，5G移动通信是通信时代的发展方向，2020年后将大规模商用第五代移动通信系统。以我们对以前移动通信技术的发展规律来看，5G移动通信在传输速率和资源利用率得到加强，更重要的是，较好地解决了物联和高可靠性应用的问题。同时移动通信的安全防范意识越来越强，5G移动通信将比我们在使用的4G技术有更高的质量改进。但5G移动通信发展过程中仍然需要很强的灵活性来实现自动化和智能网络调整。

1 5G移动通信发展趋势分析

随着科技水平的提升，现在LTE网络将逐渐满足不了用户体验，这使得5G移动通信逐渐接入生活轨道，5G移动通信技术系统主要以无线技术为基础，同时加强对网络架构的革命帮助垂直行业、传输质量和系统效率的提高，以后我们的5G移动通信技术主要从这三个方面来提升：无线传输效率、智能通信系统和系统吞吐量以及无线通信频率资源。

5G移动通信技术主要具备以下特点：首先，用户的感知得到了提高，所以我们需要更加注重用户体验，提高通信网络的传输速率、吞吐量效率和三维能力，这将成为通信网络的一个重要指标；其次，5G移动通信系统更加完善，能够全方面提高系统性能；最后，实现5G移动通信技术在生活中广泛应用，带动垂直行业的各项应用。

2 5G移动通信关键技术分析

2.1 设备间直接通信技术

设备间直接通信技术，直接通信也就是说不需要通过其他物件或载体来通信，而是直接可以交流的一种设备技术。我们以前的移动通信过程中，最开始是2G到3G再到4G，以及如今谈到的5G时代，以前的移动通信网络覆盖模式比较传统，但随着设备间直接通信技术的产生，不仅可以让移动通信过程中质量保证，同时降低了能耗。

2.2 多天线传输技术

通过采用多天线传输技术，利用足够多的天线来解决5G移动通信技术中如何将高频频谱的利用率提高到10倍以上。该技术采用阵列天线，以提高天线覆盖率，达到节能的目的。在5G通信中，更多的用户的空间分多址（SDMA）支持大大降低了通信网络的传输功率，提高了网络覆盖率，实现了绿色节能。在5G技术中，广泛地引入了有源天线阵，增加了基站侧的协同天线数量。协作天线的最大数目可以达到128。此外，原有的二维天线已扩展为三维天线。原有的二维天线阵也扩展为三维天线阵。结合高频毫米波技术，这样的话，用户之间使用移动通信的时候不用受到同等级用户的干扰，而且可以支持多用户波束智能配置，提高无线信号覆盖性能。

2.3 密集网络技术

由于网络中的信息传输需求随时间和地点呈现出不均匀的特征。逐渐开发出密集网络技术来解决目前的现状。密集网络技术的采用能够让网民使用的网络范围更加广阔，而且还能保证系统容量的增加。5G移动通信将是在4G移动通信的基础上得到进一步的改善，5G移动通信的网络在4G技术的基础上增加网络覆盖面积广，而5G移动通信覆盖面广就是因为使用密集网络技术，通过多种无线网络的接入让他的网络覆盖范围大。说道密集网络技术，它主要是通过两种方式达到移动网络覆盖面广，首先第一点就是在基站的外部设置很多根天线来增加网络范围面积；其次是在室外布置很多密集网络，让他们共同协作，增强有效性和准确性。但是，密集网络技术还是存在缺点的，主要是在小范围内存在一定的干扰，使得它降低了网络的高效性。

2.4 同时同频全双工通信技术

同时同频全双工通信技术可以使双向通信功能频谱增强。我们现在有的通信技术当中，由于受到技术等一些外在因素，没有办法达到一个双向通信的功能。这也造成了一定的无线资源的浪费。但是现在说的这个全双工通信技术，他能够完善开始所说的缺陷，达到资源整合，避免资源浪费在无线通信系统中。全双工通信技术在很大程度上提高了频谱的效率，主要是，发射信号同时接收他的信号，不过还是存在一定的瑕疵，就是会受到外界的信号干扰，虽然现在对外界的信号干扰有了大部分的阻力，但是想要全部打破干扰还是需要再开发研究。由于在器件/组网等方面都还有一些关键技术没有解决，所以暂时不会放入4G移动通信系统，让我们看看能否将来放入5G系统。

2.5 大规模的MIMO技术

MIMO技术其实就是多输入多输出技术，简而言之就是多天线发射和多天线接收。MassiveMIMO技术基站需要配置大量的天线，这些天线集中在一个基站上。MIMO技术主要是利用多个天线的空间资源整合起来从而提高通信的质量，让频谱的频率增强，同时通过波束集中通信范围，让通信设备的信号干扰减少；第三是使用MassiveMIMO技术可以通过降低发射的功率来提高基站的功率效率；第四是天线足够大时，其线性编码和检测是最佳的。现在MIMO技术已经被无限宽带通信系统采用，从而提高系统的容量。MassiveMIMO从LTEAdvanced已经开始使用，在全球的多个运营商取得较好效果，所以5G移动通信将其作为一个提高容量和效果的重要技术继续保留。

3 结论

5G无线技术不是连接技术的逐步升级，而是一种新型的网络，它支持规模、速度和复杂性空前高度多样化的终端。5G移动通信更加强调用户在体验过程中的速度感，如软件打开速度、玩游戏看视频的网速等等，同时解决电梯没有信号的难题，这对于今后日常生活用网体验来说是非常好的。更重要的是，5G通过mMTC和URLLC特点将工业领域、农业领域、交通领域、医疗、教育等等都将产生深远的影响，可以说，5G将改变产业。