5G移動通信網絡關鍵技術探析

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通信技術經過幾十年的發展，從八十年代的1G語音技術、語音短信的2G，到伴隨著智能手機出現的3G網絡技術，到移動互聯網的4G技術到馬上來臨的5g技術。人類從簡單的語音溝通到現在的信息隨處可見和萬物信息隨想所及，通信技術發生了翻天覆地的變化。隨著工業4.0的推進，國家倡導的工業化和信息化深度融合的理念，5G作為基礎技術地位尤為重要。研究5G關鍵技術有助于5G技術更好更穩定的落地，使得5G技術更好地為人類的科技進步作出突出貢獻。

15G的應用場景介紹

第五代移動通信網絡，它的網絡傳輸速度目標可達1GB/8s,比第四代移動通訊網絡傳輸速度有了數量級的提升。伴隨著5G網絡技術的誕生，3D電影對網絡要求較高的傳媒在智能終端分享再也不是理念中的事情，正在一步一步變成現實，豐富人們的生活。第五代移動網絡的概念定義中，它的應用場景大概有三個，分別是eMBB增強移動寬帶，mMTC海量機器通信，URLLC高可靠低延時通訊。基本構成如圖1所示。eMBB（增強移動寬帶），近幾年隨著智能移動終端的普及，多媒體內容的即時傳播成為一種趨勢，對移動寬帶的要求也原來越高，5G的普及會增強移動網絡的帶寬，讓信息的傳播不再拘泥于形式和內容的大小，讓信息隨處可及成為現實。mMTC（海量機器通信），為了更好地做到工業化和信息化深度融合，萬物物聯的時代已經到來。智能家居，智能環境監測，智能安防等基于物聯網技術的行業都需要5G技術的支撐。uRLLC（高可靠低時延連接），這是5G最獨特的應用場景，隨著大貨車無人駕駛的需求、遠程醫療的需求、工業4.0概念的提出，都需要數據傳輸要低延時高可靠。未來的社會，不管是公眾的日常社交方式和生活方式，還是傳統的制造行業，交通運輸，醫療行業等，都因為5G的到來發生巨大的改變，5G關鍵技術的研究有利于維護這個改變的穩定性，為5G的普及保駕護航。

25G的關鍵技術分析

5G技術已經在第一階段已經完成，第二階段也計劃到2020年4月完成，也標志著5G時代已經來臨。本文將分析5G的八個關鍵技術，這八個關鍵技術如圖2所示。2.1非正交多址接入技術。4G網絡是基于OFDMA（正交頻分多址計入）技術建設而成，數據統計4G的數據傳輸速率在每秒百兆比特，峰值可以達到每秒千兆。4G的帶寬在一段時期內滿足了移動通信的需求。隨著智能移動終端的普及和社會的業務場景的豐富，對移動網絡的要求也越來越高，4G的無線傳輸速率將不能滿足未來的需求。非正交多址接入技術，是多個地址復用的接入技術，不同于以往的正交傳輸，發送端是用非正交的傳輸方式，采用非正交多址接入技術的5G移動通信網絡的無線傳輸速率可以達到1GB/8s，相比4G的傳輸速率有質的飛躍。2.2毫米波。近些年，通信技術的飛速發展造成了30GHz以內的頻率幾乎沒有可以再利用的。經過近幾年的研究，毫米波可以帶來的帶寬和速率都是讓人興奮的，毫米波目前最重要的就是區分波段，可以更好地覆蓋無線網絡用戶。毫米波讓通信技術有了更新更廣闊的領域，目前它的唯一缺點就是傳播距離近，研究如何讓傳播距離近的毫米波免除外界的打擾，能跟精準的傳播信息，讓信息的傳播中噪音減少也是毫米波的研究方向之一。2.3大規模天線技術（MIMO）。大規模天線技術（MIMO），采用空間通信通道的多個途徑衰弱特征，在接收端和發射端都設置多個天線，wifi信號通過空間時間處理技術獲取分機增益或者復用增益，從而可以提高wifi系統傳輸的可靠性，穩定性和頻譜利用率，很好的改善通信質量，改善了用戶的通訊體驗。大規模天線技術(MIMO)充分利用實現中空間的資源，在不增加頻譜資源和天線發射功率的前提下，數量級的提高系統信息通道容量，所以，大規模天線技術(MIMO)成了5G網絡三個典型應用場景的核心技術。大規模天線技術在空間解碼和空間編碼端提供配置多個信道的能力，其工作原理圖如圖3所示。大規模天線技術能獲得大規模應用的主要原因是其有復用增益和分集增益技術。近幾年，大規模天線技術（MIMO）的成熟正在逐步完善和提升，從3G時代使用的SISO（單發送單接受），3G技術的3大標準：美國CDMA2000、歐洲WCDMA及中國TD-SCDMA，下行峰值速率3.6Mbit/s。通訊發展到4G時代開始使用智能天線技術、多天線、ipv6技術正交頻分復用技術，網絡傳輸速度明顯提高，下行峰峰值速率為100Mbps～150Mbps，比3G提高了三十到四十倍。2.4認知無線電技術。研究認知無線電技術有利于5G網絡通信網絡在數據傳輸中保證數據的正確性，完整性等特點。認知無線電技術的原理如圖4所示。2.5超寬帶頻譜。通訊領域每隔幾年就要重新分配一下頻譜，5G移動通信網絡的要求帶寬要能容納未來豐富業務場景的需求，超寬帶頻譜技術是核心技術之一，超寬帶頻譜的研究有益于5G通信網絡在性能上具有抗干擾性，網絡傳輸速率高，帶寬極度寬，系統的容納量大，發射的頻率較低，保密性能好，網絡傳播距離短抗干擾能力強等。2.6超密度異構網絡技術。智能家居，智能環境監測，智能安防，無人駕駛，遠程醫療等多行業多業務的數據的傳輸都要依賴5G移動通信網絡。要求網絡性能高，結構適應多種應用，超密度異構網絡技術的研究能更好地支撐5G移動通信網絡的適應性。2.7多技術載波聚合。4G通信技術中已經應用多技術載波聚合，它能提高網絡傳輸速率的峰值。5G對網絡傳輸速率有了更好的要求，多技術載波聚合的深入研究有利于5G移動通信網絡速率的提高和穩定。

3結束語

隨著5G通信網絡概念提出，5G關鍵技術研究也成了一個熱門的話題，5G的關鍵技術遠不止文中提到的這些，隨著5G的普及和應用，需要研究的技術也會增多，研究的深度會加大。目前深入研究文中提到的關鍵技術，為5G的順利推廣起到了積極的推進作用。

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作者:馬偉 單位:中興通訊股份有限公司