5G移动通信网络关键技术及分析

5G移动通信网络关键技术及分析

作者：戢玉兵

来源：《数字技术与应用》2017年第05期

摘要：得益于社会的飞速发展，通信技术也发展迅猛。人们从2G时代到3G时代，再至现在的4G时代，随着人们需求的不断提升、移动数据的爆炸式增长以及移动通信技术的进步，5G时代即将到来。本文就5G进行了概述，并对5G移动通信网络关键技术进行了分析。

关键词：5G；移动通信网络；关键技术

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0035-01

1 5G概述

5G即第五代移动通信系统，是新一代的无线通信网络，主要是用于满足2020年以后人们对移动通信的需求，是4G的延伸。5G要具有低功耗、低成本、高传输速率、时延小以及支持更多的用户通信等特点，还需要其突破通信设备移动速度过快导致掉线这一问题，要求其在500km/h的速度下保证通讯畅通等要求。5G的发展方向为智能化、自动化以及全面化，未来是非常乐观的。

2 5G关键技术分析

目前，5G技术尚处于发展阶段，并未有完整的技术标准体系，以下为笔者结合自身所学，对5G的关键技术的分析：

2.1 大型天线系统

大型天线系统又称为大规模MIMO技术，是5G中重要的技术之一。4G技术的天线阵列最多只有8根天线组成，而大型天线系统可以在这基础上提升天线数目至千根以上，此技术能够大大的提高频谱的效率，能够使得一个基站能够同时支持很多的用户进行实时通信。另外，此技术还能够有效的改善能源使用效率，并吞吐量巨大。大型天线系统在设计之初的方式为TDD（时分双工）模式，但FDD（频分双工）模式也可。相对于4G的天线系统，大型天线系统更是具有5G所需要的低功耗、低成本以及低时延等优点，因此其对于5G来说，无疑是很重要的一项技术。相比于传统的双流技术而言整整提高了8倍之多，因此这项技术5G有可能大范围的使用。

2.2 毫米波通信技术

5G会在LTE技术的基础上，在9.9GHz至86GHz频段上充分的展开研究工作与开发工作，主要是为了面对5G时代爆炸式增长的数据流量，毫米波通信技术主要是用于构造超密集网络的。

在未来，基站无线节点的数量会显著的增长，最少超过现在拥有的10倍以上，因此站点与站点之间的距离会变得很短，一般为10m左右，并且可能出现每个用户就是一个站点的情况。这样的情况就导致网络的拓扑结构变得非常的复杂，现有的通信技术很难避免各个站点之间的信号干扰问题，而毫米波的波长很短，能够支持较小空间内多个站点存在，并且能够在一定程度上避免信号干扰这个问题。

目前毫米波通信技术传输速率方面，相关的研究成果已经有了，例如贝尔实验室实现了100bps/Hz的频谱效率。但在解决网络超密集情况下信号互相干扰的问题仍需得到进一步的研究和解决，通过研究相关的协调算法、制定可靠的通信协议来解决这一重要的问题，笔者认为，准确并且有效的感知到相邻的节点是实现超密集网络结构中个节点协作的必要前提条件，但毫无疑问，毫米波通信技术因其所在频段资源丰富以及波长很小的特点，会在5G中得到广泛的运用。

2.3 D2D通信技术

D2D通信，即设备与设备之间的通信，在未来，通信场景将会进一步的多元化，不会局限于现在的人与人之间的通信以及人与物之间的通信，物与物之间的通信也是未来重要的通信方式之一，这不仅是因为自动化、智能化相关技术的发展，还为了能够提高用户的体验以及减轻基站的工作压力。因此，在即将到来的5G时代，D2D通信技术将会得到广泛的运用。

D2D通信的优点在于，设备与设备之间的通信数据不用通过基站的转发，而可以在个终端之间直接的进行传输。D2D通信技术也是一种短距离通信技术，但与传统的蓝牙通信技术、WIFI等短距离通信技术不同的是，D2D通信技术是基于蜂窝通信网络的，当终端与终端之间的距离条件不满足时，其还可接入蜂窝网络进行通信，这就突显出了其优势。在能耗方面，D2D技术相较于其他的短距离通信技术也较低，这非常的符合5G所要求的。另外，其通信的距离相较于其他的短距通信技术，通信的距离要长一些，且不需要进行配对密钥等操作，因此非常方便与快捷，这也使得其用户体验比其他的短距通信技术更加的有优势。

3 5G移动通信网络发展趋势

在未来，5G移动通信网络会向着更高的系统吞吐率，通信终端与相关设备会更加的智能化，并且在原有的网络覆盖的基础上，网络的覆盖面积会进一步扩大。而随着技术的不断发展，通信设备的制造成本会进一步降低，通信变得更加的方便快捷和实惠；设备的能耗方面，也会随着技术的进步，会更低；通信设备的体积更加的小。

4 结语

总而言之，5G时代即将到来。我们会看到和感受到更加方便快捷以及更加安全的通信场景，但与此同时，更高的需求就面临更多的问题需要我们去解决，因此积极的对5G移动通信网络的关键技术进行分析与研究，才能够推进其发展，才能够使得我们能够更快的、更好的迎接5G时代的到来。

参考文献

[1]李佳，刘胜达，王玮.5G移动通信网络关键技术论述[J].通讯世界，2016（7）：96-97.

[2]赵国锋，陈婧，韩远兵，徐川.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）：441-452.