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5G移动通信网络关键技术要点分析

范文

张林旺+刘思宇+包峻名

【摘要】移动通信技术发展迅速，也不断改变人们的生活方式，为各个领域提供更多的便捷性。目前，4G通信技术已经发展的比较成熟，4G技术的不断普及也表明了在未来，数据通信将会逐渐地代替语音通信，在通信行业中发挥更重要的作用。基于这样的背景，5G移动通信已经慢慢变成各个国家的研究热点。抢占先机，掌握其中的关键技术，不仅仅是单纯的通信技术竞争，也是综合国力的又一次较量。本文将对5G移动通信网络的关键技术要点做出分析。

【关键词】 5G移动通信关键技术要点分析

引言

目前，移动通信技术的发展已经经历了2G、3G和4G阶段，马上进入第五代信息技术的時代，也就是5G移动通信网络技术。电子信息技术的快速发展不断推进通信技术的快速向前。移动通信网络速度的不断加快，极大地刺激整个市场，促进了消费。4G时代已经明显看出移动数据在整个通信技术中发挥的突出作用。将5G通信技术不断与其他前沿科技相结合，为社会谋求更多的便利是通信发展的最重要目标。因此研究其中的关键技术也将会是最近几年最值得关注的话题。

一、5G移动通信网络及其特点

1.1 5G移动通信网络概述

目前，全球对于5G移动通信还没有一个统一的定义，如何将高科技的相关技术应用到5G通信技术的研发当中，获取先机，是各个国家都面临的挑战。通俗来讲，5G移动通信是针对4G移动通信技术而言，是对第四代通信技术的不断完善和扩展。在传输速率上，5G通信技术会有更加快速、稳定的网络；资源的利用率以及传输速率也会突破4G通信技术的限制。在这样的基础上，5G通信技术还会不断加入更多的高科技专利技术，方便人们的生活和工作。根据前面几代的发展周期，5G移动通信网络技术预计在2020年投入使用，这也将会使通信历史上的又一次伟大变革，值得所有人的期待。

1.2 5 G移动通信网络的特点

使用5G移动通信网络不仅会使得网络平均吞吐率、移动数据的传输速度、互动式游戏等的新兴移动业务等都得到极大地提升，而且还会在人性化设计上有所突破，提高用户体验。在传统经典的移动通信技术中，会用到物理层传输以及信息的编译码等技术。5G通信技术将会摒弃这些技术，而在多点、多用户、多天线、多小区共同合作网络方面做出研究和创新，以提高整体性能。同时，5G移动通信尽可能做到室内无线网络的全面覆盖，加强对高频段资源的使用，结合有线、无线、光载无线组网等技术进行综合使用，使用户能更加方便的使用移动数据网络，得到更加优质的用户体验[1]。

二、5G移动通信网络的关键技术

2.1无线传输技术

2.1.1大规模MIMO技术

MIMO技术就是通常所说的大型天线系统，这种技术具有原材料成本廉价并且功耗低的优点。MIMO多天线技术可以说是整个通信技术发展的核心技术，很多学者对于MIMO技术在3G、4G网络的发展和普及中就已经作出了重点研究。到了5G通信技术的发展阶段，此项技术依然是发展的重中之重，为了满足5G移动通信能够实现更好功能投入使用，此项技术还应该不断完善。

天线的数量在整个通信技术的发展中是非常重要的，这对信息的传输以及频谱的效率有决定性的作用。5G移动通信技术将会在之前的基础上，增加天线的数量，收发端的天线配置升级就会优化整个的信息传输效率。在通信技术的实际应用中，MIMO技术通常会采用集中分布和散落式分布两种分布方式。这两种方式的混合使用，使整个设备能够更好地利用空间资源、提升空间分辨率，有效降低发射功率同时增加了抗干扰能力。信道模型的容量和频谱效率问题将会是5G移动通信技术中MIMO技术的重点攻克对象。

2.1.2基于滤波器组的多载波技术

通常将基于滤波器组的多载波技术称为OFDM技术，这种技术在通信技术中也扮演着重要角色，OFDM技术具有可对抗多径效率、频谱效率高的优点。只是其中的循环前缀资源浪费以及高灵敏性还应该是我们继续深入研究的问题。

除了要解决抗干扰能力。数据的传输速率也是此项技术用于5G移动通信网络技术的重要方面。由于多载波技术是基于滤波器组设置的一项技术，一次对滤波器的硬件设计还有着极高的要求，目前这一方面还有待进步。

2.1.3全双工技术

受到信号发射端和接收端自干扰的影响，全双工通信技术并没有在4G移动通信技术中得以实现。由于5G移动通信技术将对信号的支持提出更高的需求，全双工技术的应用就必将成为5G移动通信技术的关键技术。收发信号之间的功率差是影响全双工技术的重要因素，因此解决这一问题同时降低干扰将会是应用全双工技术的前提环境。数字端干扰抵消和模拟端的干扰抵消两项技术可以有效缓解这一问题。全双工技术要想实现小规模的单小区模式向整体大带宽模式发展，还需要对其做出进一步的研究[2]。

2.2无限网络技术

2.2.1超密集异构网络技术

作为5G移动通信网络的又一核心技术，超密集异构网络能够提高系统的容量以及运行效率。通常情况下会通过缩短网络阶段与网络终端之间的距离，来实现这些功能。超密集结构出现的问题就是自干扰能力，由于节点之间距离非常小，可以使用异型结构来改善这一问题。由于5G移动通信技术会增加收发端的天线数量，组网方式以及无限资源管理技术也会成为5G移动通信网络技术的关键。空间上的动态变化是移动通信中不可避免的问题，尤其在不规则的小区结构中，这一问题会变得更加明显。因此，如何改善对空间变化的适应能力，也会是研究中应该侧重的问题。

2.2.2自组织网络技术

作为智能化网络的一种产物，自组织网络技术依赖于移动通信网络技术的发展水平。自组织网络技术能够使网络的自我优化能力和恢复能力得到提高。同时，自身的故障检测也是一大技术亮点。如此一来就能够自动排除相关的网络故障问题，提高整体网络的稳定性。智能化是一个循序渐进的过程，在相关技术以及管理中，不断研究和改进才能够早日迎接完全智能化时代的到来[3]。

2.3 5G移动通信网络中其他的关键技术

2.3.1毫米波通信技术

将微波技术向高频做出相关延伸同时将光波技术向低频技术做出发展，就形成了毫米波技术和相关理论。目前，波的频段资源使用就全世界而言，依然是非常有限的。而毫米波资源相对来说要丰富得多，而且对毫米波并没有做到充分利用。5G通信技术中由于增加了收发端的天线数量，这样对波长的要求就变得更高，一般波长不能太长。实验表明，将毫米波技术跟MIMO技术进行结合，会对数据的传输效率有很大的改善。因此。对毫米波的研究也会是5G移动通信时代的重要技术。

2.3.2 D2D通信技术

D2D通信技术在5G移动通信技术中，主要是为了提高用户是体验以及使用质量。最初的D2D通信技术是为了解决蜂窝网络中的流量消耗过大的问题，在5G移动通信技术的研究中，发现这项技术可以使相关设备在基站范围之外也可以连接到蜂窝网络数据。D2D通信技术在通信的距离上，远胜蓝牙技术和WIFI技术；就功耗而言，D2D通信技术比WIFI更有优势；同时稳定性也是蓝牙技术不能达到的。D2D通信技术在实际应用中会给整个5G移动通信技术提供特别的支持[4]。

三、结束语

移动通信技术方便了人们的工作和生活。智能终端的快速发展，使相关行业对通信技术提出越来越高的要求。研究5G移动通信网络的关键技术是目前整个通信行业共同关注的问题。如今，针对5G移动通信技术的有些问题，依然有很大的难关需要攻克。只有对相关的技术做出更加深入的研究，不断完善，不断改进。才能早日迎接一个全新的移动通信时代。

参考文献

[1]余莉.张治中.程方等.第五代移动通信网络系架构机器关键技术[J].重庆邮电大学学报.2016.26（4）：427-433.

[2]王实.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].信息通信.2015.12：253-254.

[3]G通信.罗德与施瓦茨公司支持未来移动通信网络5G测试解决方案[J].电子测量与仪器学报.2016.30（2）：323-323.

[4]尤肖虎.潘志文.高西奇.曹淑敏.邬賀铨.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（5）：12-13.

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