5G移动通信网络关键技术探析

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通信技术经过几十年的发展，从八十年代的1G语音技术、语音短信的2G，到伴随着智能手机出现的3G网络技术，到移动互联网的4G技术到马上来临的5g技术。人类从简单的语音沟通到现在的信息随处可见和万物信息随想所及，通信技术发生了翻天覆地的变化。随着工业4.0的推进，国家倡导的工业化和信息化深度融合的理念，5G作为基础技术地位尤为重要。研究5G关键技术有助于5G技术更好更稳定的落地，使得5G技术更好地为人类的科技进步作出突出贡献。

15G的应用场景介绍

第五代移动通信网络，它的网络传输速度目标可达1GB/8s,比第四代移动通讯网络传输速度有了数量级的提升。伴随着5G网络技术的诞生，3D电影对网络要求较高的传媒在智能终端分享再也不是理念中的事情，正在一步一步变成现实，丰富人们的生活。第五代移动网络的概念定义中，它的应用场景大概有三个，分别是eMBB增强移动宽带，mMTC海量机器通信，URLLC高可靠低延时通讯。基本构成如图1所示。eMBB（增强移动宽带），近几年随着智能移动终端的普及，多媒体内容的即时传播成为一种趋势，对移动宽带的要求也原来越高，5G的普及会增强移动网络的带宽，让信息的传播不再拘泥于形式和内容的大小，让信息随处可及成为现实。mMTC（海量机器通信），为了更好地做到工业化和信息化深度融合，万物物联的时代已经到来。智能家居，智能环境监测，智能安防等基于物联网技术的行业都需要5G技术的支撑。uRLLC（高可靠低时延连接），这是5G最独特的应用场景，随着大货车无人驾驶的需求、远程医疗的需求、工业4.0概念的提出，都需要数据传输要低延时高可靠。未来的社会，不管是公众的日常社交方式和生活方式，还是传统的制造行业，交通运输，医疗行业等，都因为5G的到来发生巨大的改变，5G关键技术的研究有利于维护这个改变的稳定性，为5G的普及保驾护航。

25G的关键技术分析

5G技术已经在第一阶段已经完成，第二阶段也计划到2020年4月完成，也标志着5G时代已经来临。本文将分析5G的八个关键技术，这八个关键技术如图2所示。2.1非正交多址接入技术。4G网络是基于OFDMA（正交频分多址计入）技术建设而成，数据统计4G的数据传输速率在每秒百兆比特，峰值可以达到每秒千兆。4G的带宽在一段时期内满足了移动通信的需求。随着智能移动终端的普及和社会的业务场景的丰富，对移动网络的要求也越来越高，4G的无线传输速率将不能满足未来的需求。非正交多址接入技术，是多个地址复用的接入技术，不同于以往的正交传输，发送端是用非正交的传输方式，采用非正交多址接入技术的5G移动通信网络的无线传输速率可以达到1GB/8s，相比4G的传输速率有质的飞跃。2.2毫米波。近些年，通信技术的飞速发展造成了30GHz以内的频率几乎没有可以再利用的。经过近几年的研究，毫米波可以带来的带宽和速率都是让人兴奋的，毫米波目前最重要的就是区分波段，可以更好地覆盖无线网络用户。毫米波让通信技术有了更新更广阔的领域，目前它的唯一缺点就是传播距离近，研究如何让传播距离近的毫米波免除外界的打扰，能跟精准的传播信息，让信息的传播中噪音减少也是毫米波的研究方向之一。2.3大规模天线技术（MIMO）。大规模天线技术（MIMO），采用空间通信通道的多个途径衰弱特征，在接收端和发射端都设置多个天线，wifi信号通过空间时间处理技术获取分机增益或者复用增益，从而可以提高wifi系统传输的可靠性，稳定性和频谱利用率，很好的改善通信质量，改善了用户的通讯体验。大规模天线技术(MIMO)充分利用实现中空间的资源，在不增加频谱资源和天线发射功率的前提下，数量级的提高系统信息通道容量，所以，大规模天线技术(MIMO)成了5G网络三个典型应用场景的核心技术。大规模天线技术在空间解码和空间编码端提供配置多个信道的能力，其工作原理图如图3所示。大规模天线技术能获得大规模应用的主要原因是其有复用增益和分集增益技术。近几年，大规模天线技术（MIMO）的成熟正在逐步完善和提升，从3G时代使用的SISO（单发送单接受），3G技术的3大标准：美国CDMA2000、欧洲WCDMA及中国TD-SCDMA，下行峰值速率3.6Mbit/s。通讯发展到4G时代开始使用智能天线技术、多天线、ipv6技术正交频分复用技术，网络传输速度明显提高，下行峰峰值速率为100Mbps～150Mbps，比3G提高了三十到四十倍。2.4认知无线电技术。研究认知无线电技术有利于5G网络通信网络在数据传输中保证数据的正确性，完整性等特点。认知无线电技术的原理如图4所示。2.5超宽带频谱。通讯领域每隔几年就要重新分配一下频谱，5G移动通信网络的要求带宽要能容纳未来丰富业务场景的需求，超宽带频谱技术是核心技术之一，超宽带频谱的研究有益于5G通信网络在性能上具有抗干扰性，网络传输速率高，带宽极度宽，系统的容纳量大，发射的频率较低，保密性能好，网络传播距离短抗干扰能力强等。2.6超密度异构网络技术。智能家居，智能环境监测，智能安防，无人驾驶，远程医疗等多行业多业务的数据的传输都要依赖5G移动通信网络。要求网络性能高，结构适应多种应用，超密度异构网络技术的研究能更好地支撑5G移动通信网络的适应性。2.7多技术载波聚合。4G通信技术中已经应用多技术载波聚合，它能提高网络传输速率的峰值。5G对网络传输速率有了更好的要求，多技术载波聚合的深入研究有利于5G移动通信网络速率的提高和稳定。

3结束语

随着5G通信网络概念提出，5G关键技术研究也成了一个热门的话题，5G的关键技术远不止文中提到的这些，随着5G的普及和应用，需要研究的技术也会增多，研究的深度会加大。目前深入研究文中提到的关键技术，为5G的顺利推广起到了积极的推进作用。

参考文献：

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[4]聂建宁.5G移动通信网络关键技术分析[J].信息通信,2019(08):217-218.

[5]丘鼎.5G移动通信网络关键技术探讨[J].通讯世界,2017(12):92-93.

作者:马伟 单位:中兴通讯股份有限公司