廣東達(dá)安項(xiàng)目管理股份有限公司 郭志偉

試論5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)

廣東達(dá)安項(xiàng)目管理股份有限公司 郭志偉

人類社會(huì)最重要的三次技術(shù)變革，被稱為三次工業(yè)革命，第一次工業(yè)革命使人類社會(huì)進(jìn)入了蒸汽時(shí)代，第二次工業(yè)革命使人類社會(huì)進(jìn)入了電氣時(shí)代，第三次工業(yè)革命使人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代?，F(xiàn)代化的通信設(shè)備是信息時(shí)代的重要產(chǎn)物，隨著用戶需求地逐漸加大，移動(dòng)終端各種相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展，2G被3G取代，4G又替代了3G，在這種情況下，我們有理由相信5G也將在未來(lái)代替4G，成為應(yīng)用主流，本文針對(duì)這種情況對(duì)5G技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

信息時(shí)代；移動(dòng)終端；發(fā)展趨勢(shì)；關(guān)鍵技術(shù)

前言

5G，是第五代移動(dòng)通信技術(shù)地簡(jiǎn)稱，相較2G、3G、4G技術(shù)，5G最突出的特點(diǎn)依然是一個(gè)“快”字，這是和現(xiàn)代社會(huì)地快節(jié)奏發(fā)展相符合的，依照現(xiàn)有資料分析，使用5G技術(shù)的情況下，無(wú)線傳輸速度有可能突破每秒3G，這還是相對(duì)保守的估計(jì)。從移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，5G取代4G應(yīng)該不需等待很長(zhǎng)的時(shí)間，這是信息化時(shí)代的特色。不過(guò)，5G技術(shù)的發(fā)展，同樣要建立在強(qiáng)大科技支持的基礎(chǔ)上。

1 通信技術(shù)的現(xiàn)狀和5G技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.1 通信技術(shù)的現(xiàn)狀

目前主要的通信技術(shù)包括4G技術(shù)、3G技術(shù)、2G技術(shù)，其中2G技術(shù)和3G技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間較早，已經(jīng)不再被用戶所青睞，4G技術(shù)憑借在用戶體驗(yàn)、傳輸下載速度、覆蓋面積等方面的優(yōu)勢(shì)成為市場(chǎng)主流，作為技術(shù)核心優(yōu)勢(shì)，使用4G設(shè)備，理論上的傳輸速度可以達(dá)到每秒鐘100M，是3G設(shè)備的50倍，2G技術(shù)的上千倍。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外通信公司都可以向用戶提供4G相關(guān)服務(wù)，4G是目前通信市場(chǎng)的主流。

1.2 5G技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

正如3G取代2G，4G取代3G，5G取代4G也是發(fā)展的必然結(jié)果，目前各技術(shù)強(qiáng)國(guó)都在努力研發(fā)，其中韓國(guó)已經(jīng)獲得一定成果，相關(guān)工作人員將最新的5G技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)終端后吃驚的發(fā)現(xiàn)，傳輸速度可以達(dá)到每秒3.6G，是4G技術(shù)條件下的10倍以上。這意味著相同時(shí)間里信息的吞吐量大量提升，對(duì)于強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)資源分配合理性的信息時(shí)代來(lái)講，是極為必要的進(jìn)步。

信息時(shí)代的通信技術(shù)，除了注重實(shí)效外，用戶體驗(yàn)是另一大指標(biāo)，5G技術(shù)將在4G技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大覆蓋面，從而達(dá)到或者接近無(wú)死角服務(wù)的水平，使用戶獲得更舒適的使用體驗(yàn)[1]。

2 5G通信發(fā)展的若干關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多人多出技術(shù)

多人多出技術(shù)是一種已經(jīng)被應(yīng)用了很久的通信相關(guān)技術(shù)，它的要點(diǎn)是通過(guò)多天線手法控制傳輸?shù)某杀?，同時(shí)提升傳輸?shù)姆€(wěn)定性和數(shù)量，在5G技術(shù)的條件下，多人多出技術(shù)將在原有的技術(shù)條件下，進(jìn)一步進(jìn)行提升，使傳輸水平、穩(wěn)定性等獲得提高。

已有的研究充分表明，天線數(shù)量越多，傳輸?shù)臄?shù)量和穩(wěn)定往往越高，在5G條件下這也同樣適用。多個(gè)天線可以對(duì)多個(gè)空間流同時(shí)進(jìn)行收發(fā)，有效保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，避免網(wǎng)絡(luò)延遲，同時(shí)也可以增加覆蓋面，無(wú)死角服務(wù)也從理論變成可能。

2.2 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)是一種同時(shí)、同頻率雙向通信的技術(shù)，理論上講，全雙工技術(shù)存在著巨大的發(fā)展空間和商業(yè)價(jià)值，目前的技術(shù)條件下，通信活動(dòng)進(jìn)行時(shí)，在有限的空間里，終端和網(wǎng)絡(luò)存在接收信號(hào)干擾發(fā)射信號(hào)，發(fā)射信號(hào)同樣干擾接受信號(hào)的問(wèn)題，使通信質(zhì)量受到影響，全雙工技術(shù)的應(yīng)用可以有效的改變這種局面，使信號(hào)相互干擾的情況減少，提升通信質(zhì)量，這是目前5G技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)問(wèn)題之一[2]。

2.3 濾波器組多載波技術(shù)

在現(xiàn)有條件下，OFDM技術(shù)是被應(yīng)用于通信相關(guān)服務(wù)最廣泛的技術(shù)之一，它的優(yōu)勢(shì)和問(wèn)題同樣明顯。OFDM技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在單載波系統(tǒng)中，單個(gè)衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€(gè)通信鏈路失敗，但是在多載波系統(tǒng)中，僅僅有很小一部分載波會(huì)受到干擾。對(duì)這些子信道還可以采用糾錯(cuò)碼來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)。同時(shí)，OFDM技術(shù)能同時(shí)分開(kāi)1000個(gè)以上的數(shù)字信號(hào)，這意味著它可以在窄帶帶寬下發(fā)出大量的數(shù)據(jù)。

OFDM的劣勢(shì)在于，對(duì)相位噪聲和載波頻偏十分敏感，整個(gè)OFDM系統(tǒng)對(duì)各個(gè)子載波之間的正交性要求格外嚴(yán)格，任何一點(diǎn)小的載波頻偏都會(huì)破壞子載波之間的正交性。而且OFDM技術(shù)峰均比過(guò)大，這會(huì)在OFDM頻段內(nèi)和相鄰頻段之間產(chǎn)生干擾。同時(shí)，OFDM技術(shù)比單載波系統(tǒng)對(duì)放大器的線性范圍要求也更高。

基于此，尋求其他多載波技術(shù)成為了新的課題，應(yīng)用FBMC系統(tǒng)被認(rèn)為是可以繼承OFDM技術(shù)優(yōu)勢(shì)、同時(shí)解決問(wèn)題的可行辦法。在FBMC技術(shù)中，各載波之間不再必須是正交的，不要要循環(huán)前綴，可以靈活的控制各子載波帶寬設(shè)置、相互之間的干擾，一些細(xì)節(jié)上的問(wèn)題可以通過(guò)子載波單獨(dú)處理。不過(guò)，F(xiàn)BMC技術(shù)也存在著一些問(wèn)題，比如子載波之間存在互相干擾、區(qū)域范圍內(nèi)信號(hào)也會(huì)互相干擾，這是目前FBMC技術(shù)應(yīng)用于5G通信相關(guān)產(chǎn)品需要解決的問(wèn)題[3]。

2.4 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

考慮到5G網(wǎng)絡(luò)本身技術(shù)的復(fù)雜性，像從前一樣用于依靠人力處理一些網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)上的問(wèn)題是很難的，增加運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)也無(wú)法達(dá)到最佳的效果。可以預(yù)見(jiàn)的是，5G技術(shù)將采用大規(guī)模的無(wú)線傳輸技術(shù)，這意味著空間自由度、用戶數(shù)量的大幅度增加，而相較于傳統(tǒng)通信，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)本身存在比較容易受到干擾的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外各大運(yùn)營(yíng)商目前主要是依靠人力進(jìn)行修復(fù)、調(diào)整，隨著5G技術(shù)發(fā)展，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)情況對(duì)管理提出了更高的要求，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用就顯得必要了，根據(jù)設(shè)定的程序和指令對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)、修補(bǔ)和其他優(yōu)化，可以更有效的使網(wǎng)絡(luò)處于正常的工作狀態(tài)中，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，同時(shí)一定程度上降低了運(yùn)營(yíng)的成本，這也是5G技術(shù)發(fā)展的核心問(wèn)題之一[4]。

2.5 專業(yè)人才的培養(yǎng)

目前網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進(jìn)步主要依賴于發(fā)達(dá)國(guó)家，這是需要引起重視的問(wèn)題，我國(guó)的通信市場(chǎng)是全球規(guī)模最大的之一，相關(guān)從業(yè)人士也非常多，透徹理解和廣泛應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)，而后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，是我國(guó)通信行業(yè)發(fā)展的一條可行之路，過(guò)度依賴國(guó)外技術(shù)，不只限制了我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也會(huì)一定程度上造成資金外流、人才外流的情況。加強(qiáng)國(guó)內(nèi)專業(yè)人才的培養(yǎng)是我國(guó)需要重視的問(wèn)題。

總結(jié)：5G技術(shù)是信息社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，其優(yōu)越性將使用戶獲得更好的服務(wù)質(zhì)量，然而目前看來(lái)，盡管趨勢(shì)明朗，但技術(shù)上的難題依然在限制5G技術(shù)的產(chǎn)生和未來(lái)應(yīng)用，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，通過(guò)對(duì)高新技術(shù)的不斷探索和理解，使5G技術(shù)盡快服務(wù)于社會(huì)，是相關(guān)人員和用戶們共同關(guān)心的問(wèn)題。

[1]卓業(yè)映,陳建民,王銳.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)新通信,2015,08:13-14.

[2]孔令兵.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].通信電源技術(shù),2015,04:124-125.

[3]續(xù)曉光.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J]. 通信世界,2016,11:59.

[4]施健炬.5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2016,14:30-31.