浅析5G关键技术及应用

【摘 要】本文首先对5G进行概述，然后通过5G移动通信网络技术的现状、5G性能指标进行论述，再详细分析5G关键技术，最后结合5G当前的需求和特点，当前5G移动通信网络技术面临的问题。未来5G网络是一个多网络、多频段、多制式的混合网络，相对4G频谱效率将提升5～15倍，能效和成本效率将提升百倍以上。

【关键词】移动通信网络;5G;关键技术;移动通信技术

15G的概述

5G是第五代移动通信技术的简称，但与4G、3G、2G不同的是，5G并不是独立的、全新的无线接入技术，而是对现有无线接人技术的技术演进，以及一些新增的补充性无线接人技术集成后解决的总称。从某种程度上讲，5G将是真正意义上的融合网络。以融合和统一的标准，提供人与人、人与物及物与物之间高速、安全和自由的联通。3G、4G更多的是满足语音以及数据业务需求，5G则将更多聚焦于增强移动宽带、海量连接物联网、垂直行业应用等领域。是实现未来世界“万物互联”的关键载体。

25G的关键技术

LTE-A的技术标准主要由3GPP国际标准化组织制定。业界初步认为在3GPP R14阶段（2016年）将启动5G技术的标准研究工作。5G无线关键技术的主要方向包括：

2.1新型多天线技术

多天线技术是一种提高网络可靠性和频谱效率的有效手段，目前正被应用于无线通信领域的各个方面，如3G，LTE，LTE-A等，天线数量的增加，可以保证传输的可靠性以及频谱效率。新型大规模天线技术可以实现比现有的MIMO技术更加高的空间分辨率，使得多个用户可以利用同一时频资源进行通信，从而在不增加基站密度的情况下大幅度提高频率效率;新型多天线技术可以降低发送功率;可以将波束集中在很窄的范围内，可以降低干扰。总之，新型多天线技术无论在频谱效率、网络可靠性还是能耗方面都具有不可比拟的优势，因此在5G时代会普遍使用。

2.2高频段的使用

对于移动通信系统而言，在3GHz以下的频段可以很好地支持移动性，有良好的覆盖范围，但目前在这一区间的頻谱资源十分紧张。而在3GHz以上的频谱资源非常丰富，如果能够有效利用这一区间的频谱资源，将会极大地缓解频谱资源紧张的问题。因此，高频段的使用将会成为未来发展的趋势，高频段具有许多优点，比如：可用带宽非常充足，设备和天线小型化，天线增益较高。

2.3同时同频全双工

传统的无线通信技术由于其局限性，并不能实现同时同频的双向通信，这造成了极大的资源浪费，而全双工同时同频技术可以实现上行链路和下行链路同时利用相同的频率资源进行双向通信，理论上可以令资源利用率提升一倍。不过全双工同时同频技术也面临一个技术难题，就是在发送和接收信号的过程中，由于功率差距非常大，会导致非常严重的自干扰，因此首要解决的问题就是干扰消除。另外，还有存在着邻小区同频干扰问题，全双工同时同频在多天线的环境下应用难度会更大，需要深入研究。

2.4终端直通技术

传统的蜂窝通信系统的组网方式，是以基站为中心实现小区覆盖，而基站及中继站无法移动，其网络结构在灵活度上有一定的限制。随着无线多媒体业务不断增多，传的以基站为中心的业务提供方式，已无法满足海量用户在不同环境下的业务需求。D2D技能够无需借助于基站的帮助实现通信终端之间直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗;通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用;支持更灵活的网络构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。

2.5密集网络

在未来的5G通信中，无线通信网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及，数据流量将发生井喷式的增长。未来数据业务将主要分布在室内和热点地区，这使得超密集网络成为了实现未来5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集网络将能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未米，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署高达100个以上小区/扇区。此同时，遮这发密集的网络部署，也使得网络拓扑更加复杂，小区间干扰已经成为制约系统容量增长的主要因素，极大地降低了网络能效。干扰消除、小区快速发现、密集小区间协作、基于终端能力提升的移动性增强方案等，都是目前密县网络方面的研究热点。

35G的需求

5G，顾名思义就是第五代移动通信技术。在4G技术刚刚普及的今天，包括三星、爱立信、诺基亚、华为、中兴等国内外企业，都已在5G技术研发上积极跟进。据三星公司介绍，4G技术更多的是为了提升移动宽带传输峰值速率和频谱效率，目标峰值速率1Gbps而5G会在移动宽带峰值速率上有大幅度增强，要达到20Gbps。5G的研发将面向2020移动通信的需求，包含体系架构、无线组网、无线传输、新型天线与射频以及新频谱开发与利用等关键技术。随着个人设备的逐渐增加，人们希望个人设备与家庭生活更好的联系起来，这样移动通信网络需要接入的连接数将是非常巨大的，对于传统的网络来讲，这无疑是一个很大的挑战，需要一些革新性的技术来实现海量连接随着科技的发展，个人隐私保护问题越来越重要，这就需要更加可靠的信息传输来完成，对于现在的4G系统来说还需要进一步升级，将会依赖5G技术的出现。

4总结

5G时代，使用数据网络上网的功耗将大大降低，这也让需要长时间使用无线网络的智能家居、智慧城市成为可能。低时延。数据网络的低时延将彻底打破空间的界限，让所有对网络时效性要求极高的服务得以实现。例如：无人驾驶。指挥终端可以通过网络实时路况，指引车辆以最佳路线行进。此外，远程医疗和远程工业制作也成为可能。总之，未来基站将更加小型化，可以安装在各种场景，具备更强大的功能，去除了传统的汇聚节点;与4G网络相比，5G网络不仅传输速率更高，而且在传输中呈现出低时延、高可靠的特点，低功耗能更好地支持物联网应用。

参考文献：

[1] 康建中5G移动通信的应用现状及发展趋势探析.通信技术与应用2016（8）

[2] 王胡成5G网络技术研究现状和发展趋势.电信科学2015（9）

作者简介：

李海舟（1983年5月），男，汉，籍贯（广西玉林市），学士，中国联合网络通信有限公司玉林市;

（作者单位：中国联合网络通信有限公司玉林市分公司）