5G移動(dòng)通信技術(shù)論文

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15g目前提及的相關(guān)技術(shù)特征

對(duì)于5G的應(yīng)用和未來憧憬，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界對(duì)其都進(jìn)行了相關(guān)闡述，從他們的闡述中得出，人們對(duì)未來5G技術(shù)的需求，相比之下，5G應(yīng)具備下面的基本特征。

1.1數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)

產(chǎn)業(yè)界人士預(yù)測(cè)10年以后，移動(dòng)數(shù)據(jù)量將達(dá)到1000倍。5G的吞吐量能力特別大，就算在很忙的時(shí)候也能提升到1000倍，至少可以到達(dá)100Gbit/s/km2以上。

1.2聯(lián)網(wǎng)設(shè)備擴(kuò)大100倍

伴隨著智能終端和物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)10年后，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)目將增加到600~1000達(dá)部，在未來里，5G網(wǎng)絡(luò)單位覆蓋面積將大大增加，相比之下是目前4G網(wǎng)絡(luò)將增長(zhǎng)100倍，相對(duì)一些特殊的應(yīng)用，單位面積將通過5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)目達(dá)到100萬/km2。

1.3峰值速率至少達(dá)到10Gbit/s

面向2020年以后的5G網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)于目前的4G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率需提高10倍以上，然而達(dá)到10Gbit/s，在特殊情況下，用戶單鏈峰值速率都要求需達(dá)10Gbit/s。

1.4用戶速率可達(dá)到10Gbit/s，特殊需求達(dá)到100Gbit/s

在未來的5G網(wǎng)絡(luò)中，在一般條件下，用戶在任何時(shí)候都能獲得10Gbit/s以上的速率，對(duì)于特殊需求的業(yè)務(wù)和用戶將達(dá)到100Gbit/s，比如:急救車內(nèi)高清醫(yī)療圖像傳輸服務(wù)。

1.5可靠性高與時(shí)間短

2020年后的5G網(wǎng)絡(luò)，需要滿足用戶在線服務(wù)，能隨時(shí)隨地的進(jìn)行各種體驗(yàn)，并且還需滿足工業(yè)信息系統(tǒng)、應(yīng)急通信等更多場(chǎng)景需求。需要進(jìn)一步地降低用戶的控制時(shí)延，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，縮短了5~10倍。對(duì)于關(guān)系重大財(cái)產(chǎn)安全的業(yè)務(wù)和人類生命可靠性必須提升到99.9999%以上。

1.6頻譜利用相對(duì)較高

由于5G網(wǎng)絡(luò)用戶的業(yè)務(wù)量大、規(guī)模大、流量高，相對(duì)來說，使用頻率需求量也大，需要通過壓縮等創(chuàng)新技術(shù)及頻率倍增的應(yīng)用，來提高頻率利用率。相對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)來說，5G的頻譜效率要5~10倍的提高，來解決流量帶來的頻譜短缺問題。

1.7網(wǎng)絡(luò)消耗能源

相對(duì)來說較低節(jié)省能源、綠色低碳是未來通信技術(shù)的發(fā)展的方向，在未來的5G網(wǎng)絡(luò)中，需要利用節(jié)約能源的設(shè)計(jì)，使網(wǎng)絡(luò)能耗效率都有待提高1000倍，來滿足1000倍流量的需求，但是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)與能耗有相當(dāng)?shù)乃健?/p>

25G關(guān)鍵技術(shù)概述

從目前的角度看，5G的關(guān)鍵技術(shù)仍在發(fā)展階段和研究階段，但學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)認(rèn)為，5G的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)包含下幾個(gè)方面：一是5G關(guān)鍵技術(shù)與無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；二是5G無線輸送的關(guān)鍵技術(shù)；三是5G移動(dòng)通信總體技術(shù)系統(tǒng)；四是5G移動(dòng)通信驗(yàn)證技術(shù)。接下來對(duì)業(yè)界十分關(guān)注的5G技術(shù)進(jìn)行總的介紹。

2.1高頻段傳輸

目前，移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段主要是3GHz以內(nèi)，伴隨著用戶人數(shù)的增加，頻譜資源也變得十分擁擠，然而在高頻段里，如毫米波頻率是27.3～350GHz，而帶寬則高達(dá)284.6GHz，超過微波全部帶寬的12倍。微波與毫米波相比，元器件的尺寸要小很多，毫米波系統(tǒng)能輕而易舉小型化，實(shí)現(xiàn)進(jìn)行極高速短距離通信，支持5G傳輸速率和容量需求。

2.2多天線傳輸技術(shù)

多天線技術(shù)，經(jīng)歷了從二維到三維，從無源到有源，從高階多輸入多輸出到大規(guī)模陣列的發(fā)展，能把頻譜利用率提高到數(shù)十五倍甚至再高，是目前5G技術(shù)唯一重要研究方向。

2.3同時(shí)同頻全雙工技術(shù)

同時(shí)同頻全雙工技術(shù)被稱為高效的頻譜效率技術(shù)，該技術(shù)在相同的物理信道上對(duì)兩個(gè)方向信號(hào)的進(jìn)行傳輸，在通信雙工節(jié)點(diǎn)的接收機(jī)處通過對(duì)取消自身發(fā)射的信號(hào)干擾，在發(fā)射信號(hào)時(shí)候，同時(shí)接收另一節(jié)點(diǎn)的相同頻信號(hào)。

2.4設(shè)備間直接通信技術(shù)

以往的移動(dòng)通信系統(tǒng)連網(wǎng)方式，以基站為中心點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)市區(qū)覆蓋，基站及中繼站是不能隨便移動(dòng)的，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是有限制的，在未來的5G網(wǎng)絡(luò)里，用戶規(guī)模大，數(shù)據(jù)流量大，以傳統(tǒng)的基站模式為中心的組網(wǎng)方式，是沒辦法滿足業(yè)務(wù)需求。D2D直接通信技術(shù)在沒有基站的情況下也能運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的直接通信，開拓了接入方式和網(wǎng)絡(luò)連接。

2.5密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G是一個(gè)智能化、寬帶化、多元化、綜合化的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)流量是4G的1000倍。想要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)有兩種技術(shù):一是在宏基站處布置大規(guī)模天線來取得室外空間增益，二是布置密集網(wǎng)絡(luò)來滿足室外和室內(nèi)數(shù)據(jù)需求。在未來里，向高頻段寬帶，將采用更加密集的方案，部署高達(dá)200個(gè)以上扇區(qū)。

2.6新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

為了滿足在未來里，使用高容量、大規(guī)模的用戶需求，未來的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將具有低時(shí)延、低成本、易維護(hù)、扁平化特點(diǎn)。目前產(chǎn)業(yè)界主要集中在云架構(gòu)和C-RAN的研究上。

2.7智能化技術(shù)

5G的中心網(wǎng)絡(luò),是由大型的服務(wù)器來組成的云計(jì)算平臺(tái)，通過交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)交換功能的路由器與基站相連接，宏基站具有大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能和云計(jì)算功能，時(shí)效性特強(qiáng)或特別大的數(shù)據(jù)，提交到云計(jì)算中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)處理，終端或基站的數(shù)量、形態(tài)多，不一樣的業(yè)務(wù)選取不一樣的頻段，連接方式和天線多樣化。所以，需要具有自動(dòng)模式切換、智能配置、智能識(shí)別的功能，實(shí)現(xiàn)智能組網(wǎng)，在未來里，智能化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的是關(guān)鍵技術(shù)。

3研究情況及趨勢(shì)

從目前來看，全球?qū)?G技術(shù)的研究，都處在早期階段，將來還需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、外場(chǎng)試驗(yàn)、技術(shù)研究等階段，最后才能實(shí)現(xiàn)商用部署，但是，盡管對(duì)5G技術(shù)和概念仍然在進(jìn)行深究，對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)的大方向，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界在基本上達(dá)成了共識(shí)。

4結(jié)束語

總而言之，5G在面向2020年新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)上，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界正在對(duì)技術(shù)和概念進(jìn)行深討，盡管還沒形成相對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)，但伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息的迅速發(fā)展，5G的關(guān)鍵技術(shù)在實(shí)質(zhì)上有了新的突破，全面提高了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和全球信息化程度。

作者：李章明