有关未来移动通信关键技术与5G移动通信关键技术前景的探究

有关未来移动通信关键技术与5G移动通信关键技术前景的探究

邬建国

广东南方通信建设有限公司510630

摘要：分析了未来移动通信的定位、经济、社会活动与移动通信的关系以及未来移动通信的应用前景，并根据宽带无线移动通信网络的特点，探讨了对5G移动通信以及未来移动通信系统的功能要求和技术挑战。将对无线网络技术与相关传输技术的实际应用以及5G系统的发展趋势进行探析。

关键词5G移动通信；关键技术；发展前景；移动通信技术

前言：21世纪在信息社会中宽带移动已经成为国际新一轮技术和产业竞争的焦点，今后十年将是宽带无线技术发展的关键时期。加快发展宽带移动通信已成为全世界业者的共识，但是什么样的技术将成为未来宽带移动通信技术的主流一直是产业和学术界争论的焦点。5G移动通信系统将结合通信领域的整体发展态势以及4G的优势特征，在传输速度、频谱利用程度等方面逐渐提高，为用户带来更为安全可靠的体验。但应注意的是5G移动通信发展目标得以实现关键在于相关技术的应用，确保自身资源利用率以及网络业务能力等方面都得以提升。因此，对关键技术在5G移动通信系统中的应用分析具有十分重要的意义。

1、未来移动通信关键技术

1.1多入多出技术（MIMO）：：在目前的无线通信领域，多入多出技术（MIMO）已经逐渐成为核心技术。众所周知，在无线通信过程中，无线信号在传输过程中会受到各类因素的影响从而出现无线信道的衰落，从而使得通信质量降低。而多入多出技术（MIMO）则在很大程度上缓解了无线信道的衰落，其主要原理是在信号的发送端和信号接收端之间设置多个天线作为信号传输的中转站，尽可能地减少信号传输过程中的无线信道衰落。MIMO技术的最大特点在于在保证原有系统带宽和天线发射功率不增加的前提下极大提高通信系统的容量。

1.2正交频分复用调制技术（0FDM）：正交频分复用调制技术（OFDM）也是基于无线通信环境下的高速传输技术。相关理论和实验研究已经表明，在无线通信过程中，高速的移动会产生数值较大的多普勒位移，当多普勒位移达到一定数值时，会导致频率出现严重的选择性衰落。为了解决频率选择性衰落这一问题，相关科研工作者研发了正交频分复用调制技术（OFDM）。众所周知，在无线通信过程中，绝大多数的通信信道并不平坦，这就会导致无线信道的频率响应曲线出现较大幅度的波动，从而导致频率的选择性衰落，影响通信质量。而正交频分复用调制技术在很大程度降低了频率的选择性衰落，其主要原理是当无线信道给定时，将给定信道划分成若干子信道，子信道之间相互正交，并为每一个正交子信道加载一个子载波对信号进行调制，再通过一定的技术手段使子载波并行传输。尽管无线信道存在不平坦的客观情况，但是在利用正交频分复用调制技术将信道划分成很多子信道时，可以在一定程度上认为每一个子信道是平坦的，也就是说实现了频率选择性。

1.3软件无线电技术（SDR）：软件无线电技术以数字信号处理技术为技术基础，以可编程控制的硬件平台为依托，通过软件实现对无线电的标准化、模块化硬件进行动态加载的技术。其功能模块主要包括高频模块、中频模块、基带处理模块等，这些模块的运作全部通过软件编程来实现，也就是说对系统输入不同的程序，能够分别驱动不同的模块运作实现不同的功能。软件无线电技术的核心思想是利用软件编程来定义各类无线功能，在通信移动终端在不同系统工作时，可以利用软件编程来改变移动终端的工作性能。可以说软件无线电技术的诞生，极大简化了无线指令的处理流程，提高了通信信号的处理效率。

1.4网络架构：在未来移动通信系统的发展中，最主要的是侧重于建立一个基于全IP的交换系统，也就是说，IP分组交换网络在未来势必将替代传统的电路交换以及现在普遍常用的分组交换。为了实现全IP交换系统的构建，就必须加强对线性放大器和射频等设备的控制，3G所采用的基础架构是交换层架构，而在未来移动通信系统的发展中，不仅要考虑交换层的架构，更要加强对各种不同类型的通信接口的控制，也就是说未来移动通信系统主要是基于路由技术的网络架构。

2.5G移动通信的特点分析

根据现行5G移动通信的发展情况看，其在目标设定方面更注重结合现代无线通信技术，使移动互联网业务能力得到极大程度的提升，具体表现在：相比4G通信网络，在无线传输技术引用的背景下5G通信系统在资源利用率方面将提升1O倍；在智能化技术与新体系结构引入系统后将使吞吐率得以提升；系统中许多如频段或可见光等资源得以挖掘。从5G移动通信的特征看，首先体现在对用户的体验给予高度重视，5G系统是否具备良好的性能关键在于判断其中的移动业务如传输速率或3D效果等。同时5G系统在通信业务方面更注重室内移动方面，确保系统在无线覆盖性能等方面得以提升。另外，5G通信系统将引入更多高频段的频谱资源，但考虑电波穿透影响还需利用无线组网技术。

3.关键技术在5G系统中的应用分析

3.1无线传输技术的应用：网络传输的相关技术又可细化为三方面：（1）5G系统中的多载波技术：该技术的应用主要以滤波器组为基础，能够解决以往移动通信系统中存在的频谱效率过低以及多径衰落等问题，但该技术应用过程中为使多载波性能得以提升，要求滤波器做好长度设计工作，至少保证子信道数量满足频率相应的实际要求，因

此在实际应用中需从此问题着手保证技术应用效果得以发挥。（2）4G系统中应用的MIMO技术，在5G系统中得到了更大规模的应用及体现出了新的特征难点，如具有极高的空间分辨率，功率及频率资源得到了有效的控制和提高；再如天线数量足够的情况下，MIMO技术可降低设备发射功率，也侧面保证了设备在编码等方面的良好运行。（3）全双工技术在5G系统中的体现：该技术实质为一种双向技术，具有同频同时等特征，可灵活应用频谱资源，提高频谱利用效率，并将无线频谱中的潜在资源挖掘出来。但该技术应用下也需注意由于接受信号与发送信号时在功率方面存在较大的差异，容易出现自干扰问题。为解决存在的自干扰情形许多学者在研究过程中已提及许多改进技术，但所取得的效果并不明显，应在未来发展中注重与MIMO技术以及其他组网技术等相结合以使全双工技术应用中的难题得以解决。

3.2无线网络技术的应用：5G系统在无线网络技术应用方面主要表现在：首先SDN与SON技术的应用。其中SDN技术应用的特征主要体现在能够简化较为复杂的网络技术以及控制功能，无论在管理无线资源或优化网络协同等方面都可通过SDN技术下的控制器实现。但该种技术在资源分派及相关报告如监控或运行状态等生产方面是目前技术应用的难点，应在此方面不断完善。而在SON技术应用下，其所解决的问题主要集中在网络部署或运维等方面，是智能化水平得以提高的关键。然而实际应用中也存在网络协同方面的问题，要求做好参数优化工作保证其具备自愈合功能。其次，5G系统中超密集异构技术的应用。该技术应用下将解决传统通信系统中要求通过增加低功率借点数量而提升系统整体容量的现状。但应用中应注意解决存在的多覆盖层次等问题。

4.5G移动通信系统发展前景

5G移动通信是当前国内国外在通信领域中提高竞争优势的重要内容之一，要求做好研发环境的布局使5G系统在关键技术应用下发挥更多的优势，这也是我国现行产业发展中的主要任务。由2013年我国提出的关于5G系统的发展计划便可看出，未来5G移动通信系统无论在支持业务总速率或功率信息、频谱效率等方面都将得到大幅度提升，许多其他先进技术包括射频技术、超蜂窝无线技术等都将引入其中，为用户带来更好的体验。同时5G系统发展过程中因不断进行资源的合理配置，选取动态流量作为资源配置的根据，有利于成本的降低。另外，在信号覆盖范围方面也将更为广泛，为用户提供更优质的服务。

结束语：随着社会的发展，人们对信息量和信息传输质量及效率的要求越来越高，同时人类科技水平的不断提高也在推动着无线通信技术进行着快速的变革和创新，从第一代移动通信系统（1G）到目前已经相当普及的第四代移动技术，信息传输的速度更快、质量更高，但是如何提高信号传输过程中的抗干扰能力和频谱的利用率，仍然需要相关科研人员不断探索和创新，对未来移动通信系统关键技术的探讨对于通信领域的快速发展具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]唐兴.移动通信技术的历史和发展趋势{J}.江西通信科技，2010（12）

[2]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术{J}.中国科学，2014（05）

[3]张显英.第四代移动通信技术浅析{J}.数字通信世界，2011（06）