试论5G移动通信发展趋势与若干关键技术

广东达安项目管理股份有限公司 郭志伟

试论5G移动通信发展趋势与若干关键技术

广东达安项目管理股份有限公司 郭志伟

人类社会最重要的三次技术变革，被称为三次工业革命，第一次工业革命使人类社会进入了蒸汽时代，第二次工业革命使人类社会进入了电气时代，第三次工业革命使人类社会进入了信息时代。现代化的通信设备是信息时代的重要产物，随着用户需求地逐渐加大，移动终端各种相关技术飞速发展，2G被3G取代，4G又替代了3G，在这种情况下，我们有理由相信5G也将在未来代替4G，成为应用主流，本文针对这种情况对5G技术的发展趋势、若干关键技术进行分析。

信息时代；移动终端；发展趋势；关键技术

前言

5G，是第五代移动通信技术地简称，相较2G、3G、4G技术，5G最突出的特点依然是一个“快”字，这是和现代社会地快节奏发展相符合的，依照现有资料分析，使用5G技术的情况下，无线传输速度有可能突破每秒3G，这还是相对保守的估计。从移动通信技术的发展过程来看，5G取代4G应该不需等待很长的时间，这是信息化时代的特色。不过，5G技术的发展，同样要建立在强大科技支持的基础上。

1 通信技术的现状和5G技术的发展趋势

1.1 通信技术的现状

目前主要的通信技术包括4G技术、3G技术、2G技术，其中2G技术和3G技术出现的时间较早，已经不再被用户所青睐，4G技术凭借在用户体验、传输下载速度、覆盖面积等方面的优势成为市场主流，作为技术核心优势，使用4G设备，理论上的传输速度可以达到每秒钟100M，是3G设备的50倍，2G技术的上千倍。现阶段国内外通信公司都可以向用户提供4G相关服务，4G是目前通信市场的主流。

1.2 5G技术的发展趋势

正如3G取代2G，4G取代3G，5G取代4G也是发展的必然结果，目前各技术强国都在努力研发，其中韩国已经获得一定成果，相关工作人员将最新的5G技术应用于移动终端后吃惊的发现，传输速度可以达到每秒3.6G，是4G技术条件下的10倍以上。这意味着相同时间里信息的吞吐量大量提升，对于强调网络资源分配合理性的信息时代来讲，是极为必要的进步。

信息时代的通信技术，除了注重实效外，用户体验是另一大指标，5G技术将在4G技术的基础上，进一步扩大覆盖面，从而达到或者接近无死角服务的水平，使用户获得更舒适的使用体验[1]。

2 5G通信发展的若干关键技术

2.1 多人多出技术

多人多出技术是一种已经被应用了很久的通信相关技术，它的要点是通过多天线手法控制传输的成本，同时提升传输的稳定性和数量，在5G技术的条件下，多人多出技术将在原有的技术条件下，进一步进行提升，使传输水平、稳定性等获得提高。

已有的研究充分表明，天线数量越多，传输的数量和稳定往往越高，在5G条件下这也同样适用。多个天线可以对多个空间流同时进行收发，有效保证信号传输的质量，避免网络延迟，同时也可以增加覆盖面，无死角服务也从理论变成可能。

2.2 全双工技术

全双工技术是一种同时、同频率双向通信的技术，理论上讲，全双工技术存在着巨大的发展空间和商业价值，目前的技术条件下，通信活动进行时，在有限的空间里，终端和网络存在接收信号干扰发射信号，发射信号同样干扰接受信号的问题，使通信质量受到影响，全双工技术的应用可以有效的改变这种局面，使信号相互干扰的情况减少，提升通信质量，这是目前5G技术发展的重点问题之一[2]。

2.3 滤波器组多载波技术

在现有条件下，OFDM技术是被应用于通信相关服务最广泛的技术之一，它的优势和问题同样明显。OFDM技术的最大优点是对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在单载波系统中，单个衰落或干扰能够导致整个通信链路失败，但是在多载波系统中，仅仅有很小一部分载波会受到干扰。对这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错。同时，OFDM技术能同时分开1000个以上的数字信号，这意味着它可以在窄带带宽下发出大量的数据。

OFDM的劣势在于，对相位噪声和载波频偏十分敏感，整个OFDM系统对各个子载波之间的正交性要求格外严格，任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性。而且OFDM技术峰均比过大，这会在OFDM频段内和相邻频段之间产生干扰。同时，OFDM技术比单载波系统对放大器的线性范围要求也更高。

基于此，寻求其他多载波技术成为了新的课题，应用FBMC系统被认为是可以继承OFDM技术优势、同时解决问题的可行办法。在FBMC技术中，各载波之间不再必须是正交的，不要要循环前缀，可以灵活的控制各子载波带宽设置、相互之间的干扰，一些细节上的问题可以通过子载波单独处理。不过，FBMC技术也存在着一些问题，比如子载波之间存在互相干扰、区域范围内信号也会互相干扰，这是目前FBMC技术应用于5G通信相关产品需要解决的问题[3]。

2.4 自组织网络技术

考虑到5G网络本身技术的复杂性，像从前一样用于依靠人力处理一些网络营运上的问题是很难的，增加运营成本的同时也无法达到最佳的效果。可以预见的是，5G技术将采用大规模的无线传输技术，这意味着空间自由度、用户数量的大幅度增加，而相较于传统通信，互联网网络本身存在比较容易受到干扰的问题，国内外各大运营商目前主要是依靠人力进行修复、调整，随着5G技术发展，复杂的网络情况对管理提出了更高的要求，自组织网络技术的应用就显得必要了，根据设定的程序和指令对网络状况进行调节、修补和其他优化，可以更有效的使网络处于正常的工作状态中，为用户提供更优质的服务，同时一定程度上降低了运营的成本，这也是5G技术发展的核心问题之一[4]。

2.5 专业人才的培养

目前网络通信技术的进步主要依赖于发达国家，这是需要引起重视的问题，我国的通信市场是全球规模最大的之一，相关从业人士也非常多，透彻理解和广泛应用现有技术，而后在此基础上进行创新，是我国通信行业发展的一条可行之路，过度依赖国外技术，不只限制了我国相关产业发展，也会一定程度上造成资金外流、人才外流的情况。加强国内专业人才的培养是我国需要重视的问题。

总结：5G技术是信息社会发展的必然产物，其优越性将使用户获得更好的服务质量，然而目前看来，尽管趋势明朗，但技术上的难题依然在限制5G技术的产生和未来应用，在现有技术条件下，通过对高新技术的不断探索和理解，使5G技术尽快服务于社会，是相关人员和用户们共同关心的问题。

[1]卓业映,陈建民,王锐.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国新通信,2015,08:13-14.

[2]孔令兵.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].通信电源技术,2015,04:124-125.

[3]续晓光.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 通信世界,2016,11:59.

[4]施健炬.5G移动通信发展趋势与若干关键技术分析[J]. 中国新技术新产品,2016,14:30-31.