5G無線通信技術(shù)發(fā)展跟蹤

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摘要：隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，5g無線通信技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今通信行業(yè)研究的共同課題。我國政府對于通信技術(shù)的發(fā)展十分關(guān)注，對5G技術(shù)也投入了巨大的資金支持和技術(shù)力量。本文主要對5G無線通信技術(shù)的發(fā)展過程進(jìn)行分析，并根據(jù)它的技術(shù)特點(diǎn)探討未來的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：5G；無線通信技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

0引言

近年來，隨著我國綜合國力的不斷增長，科研實(shí)力也在不斷提升。在通信技術(shù)領(lǐng)域，我國引入LTE長期引進(jìn)技術(shù)，投入商業(yè)使用，推動(dòng)了4G無線通信技術(shù)的推廣和發(fā)展。隨著5G技術(shù)的提出和不斷進(jìn)步，該技術(shù)成為將來無線通信領(lǐng)域的主要技術(shù)指日可待。我國的無線通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了2G、3G和4G時(shí)代，5G通信技術(shù)也布局已久，5G無線通信技術(shù)的發(fā)展將是我國通信產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的良好契機(jī)。我國只有抓緊機(jī)遇，不斷提高自身科研水平，才能進(jìn)一步縮短與發(fā)達(dá)國家通信技術(shù)之間的差距。由此可見，對5G通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行不斷跟蹤和分析，對于大面積推廣此技術(shù)和為此技術(shù)的應(yīng)用打好基礎(chǔ)具有重要意義。

15G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)概述

5G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是在之前的無線通信技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級和改造，在數(shù)據(jù)傳輸性能等方面全面領(lǐng)先4G無線網(wǎng)絡(luò)的新型無線通信技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)，5G無線通信首次應(yīng)用了納米技術(shù)，使傳輸速度得到有效提升，同時(shí)還注重?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩捅Ｃ?。個(gè)人信息的加密是5G技術(shù)最突出的創(chuàng)新點(diǎn)，信息在傳輸過程中遇到問題會(huì)及時(shí)報(bào)錯(cuò)，并有效進(jìn)行保護(hù)，這在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展越來越快的今天十分重要。

25G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的核心技術(shù)

由于5G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是由主流的通信廠商和研究機(jī)構(gòu)配合開發(fā)的，研究的方向和側(cè)重有所不同，對主要技術(shù)進(jìn)行梳理可以發(fā)現(xiàn)，5G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)由以下四個(gè)核心技術(shù)組成。

2.1新型多天線傳輸技術(shù)

在通信產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的同時(shí)，有一個(gè)問題日漸突出，那就是頻譜資源日益減少。合理、有效地應(yīng)用頻譜資源是通信技術(shù)發(fā)展的必然要求。在這樣的背景下，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)相繼提出了基于大規(guī)模天線陣列（LSAS）和大規(guī)模MIMO等的通信技術(shù)。其中LSAS技術(shù)可以根據(jù)其特性衍生出巨大的陣列增益，同時(shí)對抑制增益進(jìn)行干擾，這樣頻譜的總使用效率和邊緣頻譜的使用效率均可以得到提升，同時(shí)LSAS技術(shù)還具有空分多址的特性，可以同時(shí)為多個(gè)用戶提供服務(wù)。目前多天線傳輸技術(shù)在LTE基站只能實(shí)現(xiàn)水平排列以及形成水平方向的波束，這樣在天線數(shù)目過多時(shí)，天線總尺寸過大會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)安裝困難的問題。5G技術(shù)在天線設(shè)計(jì)方面采用了軍用雷達(dá)的相控式設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是最大限度地提升系統(tǒng)的空間自由。在這一設(shè)計(jì)理念下，結(jié)合LSAS技術(shù)加入垂直方向維度的波束，并提升用戶間隔離效果，這樣可以在水平和垂直方向同時(shí)放置天線，有源天線的引入為避免干擾和提升性能帶來了幫助，可以降低天線的耦合，保證能耗損失在可控范圍內(nèi)。與此同時(shí)，LSAS技術(shù)在5G無線通信技術(shù)方面的應(yīng)用也為提升系統(tǒng)容量帶來了新思路，可以通過調(diào)整垂直方向波束來實(shí)現(xiàn)分裂不同的小區(qū)，實(shí)現(xiàn)資源復(fù)用的效果。

2.2高頻傳輸技術(shù)

隨著無線技術(shù)在生活中的不斷應(yīng)用，各國都出現(xiàn)了低頻段頻譜資源越來越少的問題，5G技術(shù)在研發(fā)過程中已經(jīng)很難再找到適合的低頻段頻譜資源，同時(shí)5G技術(shù)對帶寬的要求非常高，需要射頻器件的工作頻率更好、更穩(wěn)定。因此，5G技術(shù)發(fā)展的必然趨勢是向高頻段擴(kuò)展，目前的研究中，毫米波頻段的頻譜資源較為豐富，在頻譜中可以看到具有很多連續(xù)的大帶寬，可以滿足短距離高速傳輸?shù)男枰?。根?jù)電磁傳播的特性，高頻傳輸技術(shù)在推廣中面臨著一定的阻礙。例如空氣對電磁波的吸收作用，頻段越高，意味著空氣吸收越多、信號傳輸?shù)男Ч讲睿?0GHz的電磁波在傳輸中會(huì)比10GHz的電磁波損耗高出20dB。另外，高頻段電磁波傳輸主要以直射路徑傳輸為主，因?yàn)槔@射帶來的損耗過大，所以在用戶與基站的直射路徑受到阻擋的情況下，其損耗會(huì)比較大，信號傳輸?shù)男阅軐⒂幸欢ǔ潭鹊南陆怠?/p>

2.3密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是5G無線通信技術(shù)向客戶體驗(yàn)發(fā)展的重要方法，它采取密集部署的形式提升網(wǎng)絡(luò)總體的處理速度和性能，可以靈活應(yīng)對未來增長的數(shù)據(jù)傳輸量，滿足業(yè)務(wù)需求。在實(shí)際操作中，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)中部署大量密集的節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)熱點(diǎn)，消除盲點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全部覆蓋。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要難點(diǎn)是提高其抗干擾性能，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的密集會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饾u復(fù)雜，因此，提高網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能是目前研究的主要方向。對于小區(qū)網(wǎng)絡(luò)來講，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以根據(jù)客戶的不同需求進(jìn)行快速部署，“臨時(shí)微蜂窩”概念的提出標(biāo)志著小區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和性能對于初期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的依賴逐漸減少，在增加網(wǎng)絡(luò)密度的同時(shí)，也可以為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶來更大的容量。

2.4新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G無線通信技術(shù)的顯著特點(diǎn)是將各個(gè)通信方式進(jìn)行良好的融合。因?yàn)橛脩羰褂镁W(wǎng)絡(luò)的情況具有多樣性，未來的網(wǎng)絡(luò)將包括3G、4G和WLAN等多種方式。未來5G的發(fā)展趨勢是蜂窩與WLAN融合的組網(wǎng)架構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)的融合實(shí)現(xiàn)非授權(quán)頻段業(yè)務(wù)的交互和分流。新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的不斷應(yīng)用預(yù)示著基站的壓力越來越大。在這樣的背景下，D2D（DevicetoDevice）網(wǎng)絡(luò)的概念被提出來，D2D即終端到終端，指終端之間直接通過小區(qū)資源進(jìn)行通信。D2D技術(shù)不用基站轉(zhuǎn)接就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以減輕基站的一部分網(wǎng)絡(luò)壓力。對于通訊廠商來講，終端設(shè)備需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)交互情況來決定何時(shí)使用D2D通信模式，以及該通信模式與蜂窩通信如何共享，這些是目前需要解決的首要問題。

35G無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

5G無線通信技術(shù)會(huì)隨著相關(guān)部門研究的深入而日趨成熟，無論是高頻傳輸方面，還是網(wǎng)絡(luò)的大容量、大帶寬方面都會(huì)得到提升和發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展也給5G無線通信技術(shù)提出了更高的要求，需要在無線通信中做到系統(tǒng)容量不斷擴(kuò)增、傳輸速度不斷加快的同時(shí)，保證客戶信息的安全。就現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向來講，5G無線通信技術(shù)的研究還需借助其他優(yōu)秀無線傳輸技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行合理規(guī)劃，例如對于小區(qū)網(wǎng)絡(luò)來講，推進(jìn)智能化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)展，需要尋求增加熱點(diǎn)和降低干擾的平衡，增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量，提升用戶體驗(yàn)。在未來的發(fā)展中，5G無線通信技術(shù)會(huì)對頻率資源進(jìn)行進(jìn)一步的分析和挖掘，無論是高頻段、毫米波還是可見光，更深入地利用頻率資源可以保證網(wǎng)絡(luò)帶寬充足，滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求。同時(shí)5G無線通信技術(shù)將更好地與當(dāng)下發(fā)展火熱的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行良好的結(jié)合，更多機(jī)器之間會(huì)利用無線通信進(jìn)行交互和應(yīng)用，這就需要在研發(fā)通信技術(shù)時(shí)考慮到終端數(shù)量快速增長的問題，一旦大量終端并發(fā)接入，如何才能保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。由此可見，5G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展還有很長的路要走，要根據(jù)當(dāng)前不斷增長的需求來拓寬網(wǎng)絡(luò)的可用性，通過制定接入方案和進(jìn)行壓力測試等保證無線通信質(zhì)量。

4結(jié)論

綜上所述，5G無線通信技術(shù)在不久的將來必然成為主流通信設(shè)備廠商和運(yùn)營商競爭的焦點(diǎn)，雖然目前在技術(shù)上還存在著一定的瓶頸，相關(guān)行業(yè)規(guī)范也還在制定中，但是應(yīng)用的核心技術(shù)和研究方向已經(jīng)大致清晰。只有對其進(jìn)行不斷地研究和準(zhǔn)備，才能在之后的科研工作中更好地完成技術(shù)的研發(fā)和測試工作，只有對5G技術(shù)的研發(fā)過程進(jìn)行不斷跟蹤和分析，才能提升我國科研競爭力，使先進(jìn)的技術(shù)早日應(yīng)用實(shí)踐，提升客戶體驗(yàn)，提高通信質(zhì)量。

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作者：郝建民 單位：中國電信股份有限公司河南分公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)部