5G通信课程研究

文/孙鹏娇，吉林电子信息职业技术学院

1 5G通信课程研究的背景

第五代移动通信已经到来。5G不仅仅是4G的演进，更有革命性新技术。以设备为中心的架构、毫米波、大规模MIMO、更智能化终端、机器间通信，这五种创新技术会使5G通信系统发生巨大性变化。高职院校如何根据5G网络建设设置课程？这是我们需要调查和研究亟待解决的问题。

1.1 国外5G发展情况

据《连线》杂志报道，美国运营商努力在2020年开通5G通信系统。爱立信估计，到2021年，全球将有至少1.5亿活跃5G用户。5G大规模可用后，用户体验的不仅仅是连接速度的提高。系统有能力支持各种连接设备，从生物特征跟踪器、增强移动、虚拟现实到无人驾驶，5G通信系统给需要通信的人与物提供各种解决方案。

1.2 国内5G发展情况

我国政府高度重视信息通信技术发展与应用，不断深化移动通信规模应用，推动信息通信技术向消费和生产领域渗透，同时不断加快技术创新，积极推动5G发展。工信部信息通信发展司2019年在GTI国际产业峰会中对产业界提出三点的倡议分别是：加快5G网络建设，推动5G融合应用以及深化国际合作。

2 专业技术课程更新内容

5G演进的同时，LTE本身也还在不断进化，5G不可避免地要利用目前用在4G-LTE上的先进技术，如载波聚合、MIMO、非共享频谱等。这包括众多成熟的通信技术：

2.1 先进的新型无线技术

1）大规模MIMO：从目前的理论来看，5GNR可以在基站端使用最多256根天线，而通过天线的二维排布，可以实现3D波束成型，从而提高信道容量和覆盖。

2）毫米波：全新5G技术正首次将频率大于24GHz以上频段应用于移动宽带通信。毫米波的利用并非易事，使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗。

3）频谱共享：用共享频谱和非授权频谱，可将5G扩展到多个维度，实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景。这不仅将使拥有授权频谱的移动运营商受益，而且会为没有授权频谱的厂商创造机会，让有线运营商、企业和物联网垂直行业也能够充分利用5G NR技术。

2.2 先进的信道编码设计：5G系统，引入了LDPC以及Polar编码，可以更接近编码极限。LDPC的传输效率远超LTE的Turbo码，且易平行化的解码设计，能以低复杂度和低时延，扩展达到更高的传输速率。在5G的R15规范中，业务信道采用了LDPC编码，控制信道采用了Polar编码。

2.3 超密集异构网络切换算法：5G网络是一个超复杂的网络，5 G网络需要采用一系列措施来保障系统性能，不同业务在网络中的实现、各种节点间的协调方案、网络的选择以及节能配置方法等。为了满足移动性需求，这就需要新的切换算法。

2.4 网络的自组织：自组织的网络是5G的重要技术，包括有：网络部署阶段的自规划和自配置；网络维护阶段的自优化和自愈合。

2.5 网络切片：通过网络切片技术在一个独立的物理网络上切分出多个逻辑网络，从而避免了为每一个服务建设一个专用的物理网络，这样可以大大节省部署的成本。

2.6 内容分发网络：系统综合考虑各节点连接状态、负载情况以及用户距离等信息，通过将相关内容分发至靠近用户的代理服务器上、实现用户就近获取所需的信息，使得网络拥塞状况得以缓解，缩短响应时间，提高响应速度。

2.7 设备到设备通信：可以提高资源利用率和网络容量，减轻基站负担，降低端到端的传输时延，提升频谱效率，降低终端发射功率。当无线通信基础设施损坏，或者在无线网络的覆盖盲区，终端可借助D2D实现端到端通信甚至接入蜂窝网络。

2.8 边缘计算：其技术特征主要包括邻近性、低时延、高宽带和位置认知，推动移动边缘计算加速发展因素：1）5G的三大应用场景和小于1ms的时延指标，决定移动边缘计算的发展具有必要性。2）物联网的核心是让万物互联，边缘计算可以通过更靠近边缘的数据处理能力。3）SDN将助力移动边缘计算的发展。

2.9 软件定义网络和网络虚拟化：SDN技术，将用户平面和控制平面解耦可以使得部署用户平面功能变得更灵活。NFV技术使得运营商可以在那些通用的服务器、交换机和存储设备上部署网络功能。

3 结论

5G移动通信对未来几年我国的经济发展具有重大的战略意义。在4G-LTE技术上，我们已经参与了世界的标准，我国5G技术发展上，势头更强盛。5G的建设与发展，直接影响我国在世界上的影响力以及提高国内民生的生活质量。

5G移动通信的发展承载着诸多使命和责任，因此，我们要把5 G中的通信技术及早嵌入到课堂教学中，让我国通信人才及时的为5 G通信发展做建设工作，增强我国实力，为人民谋求更大的福利。