探讨5G 移动通信的重点技术及应用

刘鹏远

（中国电信股份有限公司保定分公司，保定 071000）

1 移动通信技术的发展

自20世纪90年代末移动通信产生以来，至今历经三十多年的演进，成为了人类社会进行连接的基础信息网络。人们的生活方式不仅被移动通信深深改变着，同时移动通信的发展也已经成为推动社会信息化水平的重要引擎。当前面向2020年及未来的第五代移动通信（5G）已成为全球研发热点。

我国2013年初就成立了面向5G 移动通信研究与发展的IMT-2020 推进组，于2016 年1 月7 日正式启动了5G 技术研发试验，最终到2018年完成5G 系统的组网技术性能测试和5G 典型业务演示。

2 5G 重点技术

2.1 大规模天线技术

当用户的天线数远小于基站侧天线数的时候，基站到用户们的信道都将趋向于正交。基站下每个移动用户之间的干扰也将趋向于消失，同时用户的信噪比将通过强大的陈列增益得到明显改善，因此能在同样的时频资源里同时对更多的用户进行调度处理。

2.2 非正交多址接入技术

PDMA 图样分割多址接入是一种基于多用户通信系统整体优化的新型非正交多址接入技术，通过发送端和接收端的联合设计，在发送端采用功率、空间等多种信号区域的单独或者联合非正交特征图样区分用户，在接收端采用SIC 方式实现准最优多用户检测。

2.3 超密集组网技术

增加单位面积内小基站的密度，通过在异构网络中引入超大规模低功率节点实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量。

2.4 高频段信号传输和关键技术

移动通信传统工作频段十分拥挤，而大于6GHz 的高频段有比较丰富的可用频谱资源，因此可以使频谱资源紧张的现状得到有效的缓解，对于短距离同时高速的通信进行支持。

3 技术特点

5G 移动通信网络与前几代的3G、4G 移动网络相比较，网络能力将会有极其飞跃的发展和提升。在5G 网络下，下载数据的峰值速率可以超过19.5Gb/s，而上传数据的峰值速率也可能会达到8Gb/s；同时，5G 网络下简化后网络架构，时延将会明显降低（端到端延迟将不会不高于5ms），网络的整体效率会得到明显提升。

3.1 高速率

未来的5G 愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率，要做到的目标是最大10Gb/s。它的一个特点就是高频，高频资源的频率很高，波长很短，那么在天线设计的时候可以做到天线阵子和他们之间的距离很小，就可以在很小的范围内集成天线阵列，结合波束赋形，波束追踪技术以弥补高频通信在传播上的受限。

3.2 大容量

2017 年12 月是5G 发展进程中一个激动人心的里程碑，3G合作伙伴计划（3GPP）正式宣布5G 新无线电（NR）的新标准，已批准的标准包括对非独立5G 的支持，这项支持使得目前提供4G/LTE 网络的运营商能够充分利用5G 的性能优势，从而无论是在新频谱还是现有频谱中，都能够提供更大的容量和用户吞吐量。

3.3 低时延高可靠

LTE 中的一个TTI 是1ms，而5G 将通过对帧结构的优化设计，将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层上进行时延的优化。相信在后期5G 信令的设计上也会采用以降低时延为目标的信令结构优化。满足移动互联网和物联网应用场景对时延和可靠性的特殊要求。

4 5G 应用展望

相比于4G 网络，5G 将提供很多增强性能，包括高传输率、低网络时延和高可靠稳定性，这些增强的性能可以让运营商满足不断增长的各类企业需求。5G 网络将实现核心网虚拟化、边缘计算和灵活的IT 业务流程管理，从而为企业提供基于网络切片的差异化网络服务。实现这些新能力将使运营商突破传统的仅提供网络连接的商业模式，扩展其运营平台，提供多样化的服务。

4.1 移动互联网新型业务形态

（1）超高清、三维化、浸入式业务，3D 视频，4K 甚至8K视频流的实时播放，要求传送信息量巨大，高速上传下载。

（2）虚拟现实通信、在线游戏、云桌面，AR/VR 与游戏生活相结合；结合云技术，工作、生活和娱乐全都交给云，要求上下行信息速率高，对延迟极为敏感。

（3）微信等大量小数据包交互，改变媒体传播的方式，对信令资源大量消耗。

（4）极端场景业务体验，全景直播，需要超高速移动，超密集用户分布。

4.2 物联网业务

（1）智能家居、智能电网、环境监测、智能农业和智能抄表等，海量设备互联，需要大量小数据包频发。

（2）视频监控、移动医疗，低时延高可靠应用，要求上下行信息速率高。

（3）车联网、工业控制、自动驾驶，毫秒级时延，接近100%可靠性。

（4）复杂环境中的部署和超大规模部署，对移动网率覆盖能力的新要求，同时，要求低成本低功耗。

5 结束语

随着5G 时代即将到来，5G 通信技术将渗透到未来社会的各个领域，企业市场将给运营商带来收入增加的重大机遇。通过5G 技术可以构建无处不在的连接，构建移动互联网和物联网，以用户为中心构建全方位信息生态系统，使我们建设智能社会、数字经济成为可能。