详解5G移动通信的关键技术及发展趋势
靳铮
[摘 要]在互联网技术快速发展及智能终端广泛普及的背景下，通信技术在现代生活中的作用更加突出，这就使得无线通信技术也获得了新的发展机遇。当前，全球第五代移动通信技术的研发正不断走向正规。5G移动通信技术是在4G网络技术的基础上研发出来的新技术，其凭借自身的多种特点可有效弥补以往各种移动通信技术安全性较低、通信速度较慢等缺点，从而逐渐成为一种传输速度快、图像更加清晰、保密性好、通信效果优的新技术。本文总结了5G移动通信技术中关键性技术，并就其发展趋势进行了详细的探究。
[关键词]5G移动通信技术；发展趋势
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0075-01
引言
5G是全球第五代移动通信技术的建成，其研发的最主要目的是推动智能终端的大面积普及与促进互联网技术的快速发展。和传统的通信技术相比，5G并非传统的单一性的通信技术，其是在传统通信技术的前提下，将多种通信技术有机融合在一起的综合性的新技术。5G和4G相比，其传输信息的速度可实现10Gb/s，这是当前正被广泛应用的4G无线通信技术的100倍。5G不仅在信息传输速度上占据很大优势，而且在利用移动资源方面，也是以前所有移动通信技术难以达到的，创了新高。
1 5G移动通信技术中关键性技术分析
1.1 高频段频率拓展技术
传统的移动通信系统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段（如毫米波、厘米波频段）可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速、短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。足夠量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。目前我国正在积极开展高频段需求研究工作，高频段资源虽然较为丰富，但是仍需要进行科学规划、统筹兼顾，从而使宝贵的频谱资源得到最优配置。
1.2 超密集异构网络技术
在5G技术应用时，不仅会应用到全新的无线传输技术，还会对无线传输技术进行有效完善，所以这也就表明5G通信是将多种无线接入进行有机结合而构成的一种新型的通信系统。而对于各种无线传输来说，它们在传输过程中能够被有效利用，进而形成了一种具备多层覆盖、涵盖多个无线接入技术的异构网络。而无线网络在后续的发展过程中，会提升无线传输技术实际的部署密度，缩短不同站点间的间距，实际支持用户的数量和范围得到显著增加，甚至能够实现一个用户与一个服务节点相对应的状态，进而构成超密集度的异构网络。
1.3 D2D技术
D2D通信是一种在系统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新型技术，它能够增加蜂窝通信系统频谱效率，降低终端发射功率，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。由于短距离直接通信，信道质量高，D2D能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。目前D2D采用广播、组播和单播技术方案，未来将发展其增强技术，包括基于D2D的中继技术、多天线技术和联合编码技术等。
1.4 大规模MIMO技术
就无线通信系统本身而言，多天线技术能够提升通信传输的安全性以及可靠性。而充分利用数量众多的天线，可以有效增加MIMO信道的实际容量，因此想要提升信道容量，需要有针对性的提升天线数量。该技术的优势有很多，例如可以提升MIMO空间的分辨率，使其能够支持用户进行体验；在极短的时间内可以将波束进行有效集中，避免了因为波宽过大而造成的影响；实际功率效率较高；还能够拥有性能十分良好的线性检测设备。
2 5G移动通信技术的发展趋势
2.1 万物互联
自4G移动通信技术开始，家居智能行业就逐渐萌芽，但是仍旧是发展初级阶段，这是因为4G技术对“万物互联”难以做到充分的支撑，甚至与真正意义上的“万物互联”之间还有较远的距离，而先进的5G技术具有超大流量，可为“万物互联”的实现提供良好条件。在未来几年内，物联网必将迅猛发展，这和5G技术的应用之间关系密切。因为当前网络技术水平的限制，大多数物联网应用条件还不够成熟，其中涵盖有量大场景：1）物联网的大规模连接，其突出特点是具有较大规模，各个终端有较低的流量产生，功耗水平及设备成本也都较低。2）物联网的关键任务连接，其需要网络具有低延时、高宽带、高可用、高可靠等特点。加大对更低能耗、更大规模、更短延时、更高速率的5G通信技术的研发，可较好地符合物联网的个性化应用需求，以高质量实现交通运输、自动化等行业的互联网新用例，从而大大加速互联网的普及与落地。其实，在研发5G技术的过程中，很多个机构组织已经达成协议：5G中的核心应用场景是互联网，也是最先落地与部署的应用场景。
2.2 生活云端化
当5G移动通信技术正式投入应用之后，即便是8K视频就可实现实时、流畅播放；先进的云技术也会被有高效地利用娱乐、工作与生活中都会有大量的“云”的影子；网速的大幅提速也代表着云盘将取代传统的硬盘，并且可把大文件随时随地上传到云端。云化的5G移动内容具有两个发展趋势：从以前的中心云向边缘云方向发展，然后再过度到移动设备云。在社交网站中，一般较为流行的内容都会受到周边移动用户的普遍关注。另一方面，随着移动通信技术的日新月异，移动设备可能成为具有提供剩余能力的资源，发展成为云内容，也就是虚拟的池化资源，并成为更为先进的移动设备云。
2.3 交互智能
不管是人工智能交互，还是无人驾驶汽车之间的信息数据交互，均需要与5G技术中海量数据效率及吞吐量相关联。因为延迟时间仅仅为1ms，在5G背景下，增强现实、虚拟现实，远程医疗与无人驾驶车都需要在网速超快、时间精准的情况下才能成为现实。而智慧城市、虚拟现实游戏、VR直播等应用均是在5G网络技术支持下完成的，这些也将大大改变人们的未来生活。不仅可实现电脑与手机的联网，而且宠物项圈、可穿戴装备、汽车、监控摄像机、门锁、家电都可联网。
结语
5G移动通信技术是未来通信系统发展的必然趋势，能够在很大程度上满足移动互联网及民众对于通讯高速稳定的需求，5G移动通信技术的发展已经成为了全球技术领域的发展趋势，预示着各个国家科技技术发展的竞争力。当然，5G移动通信的发展和推广也将不可避免地要面对各种各样的问题。在发展5G移动通信的过程中，只有充分吸取2G、3G、4G移动通信技术的发展经验，结合实际情况对5G移动通信中的关键技术加以深入的探索，方能逐一攻克技术难关，实现5G移动通信的顺利发展和应用。
参考文献
[1] 赵国锋，陈婧，韩远兵，徐川.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2015，27（04）：441-452.
[2] 田甜.5G移动通信关键技术研究[J].金陵科技学院学报，2015，31（01）：8-14.
备注：单位网址http：//www.hcxjt.com/。
