通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢分析

1、目 錄一、引言1二、研究背景及研究意義12.1研究背景12.2研究意義1三、5G移動通信的核心技術(shù)13.1非正交多址接入技術(shù)13.2高頻段傳輸技術(shù)13.3超密集組網(wǎng)技術(shù)23.4 大規(guī)模MIMO技術(shù)2四、5G無線通訊技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)34.1面臨的機(jī)遇34.2面臨的挑戰(zhàn)4五、5G無線通信技術(shù)發(fā)展趨勢5六、總結(jié)5參考文獻(xiàn)65G 移動通信技術(shù)及未來發(fā)展趨勢摘要：社會在不斷的發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)方式也在不斷的更新，在無線通訊技術(shù)方面也有很大的創(chuàng)新，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過程中， 無線通訊技術(shù)方面的創(chuàng)新占著主要的地位，5G 無線通信技術(shù)的發(fā)展對社會的進(jìn)步有著重要的作用，該項通訊技術(shù)在以后的發(fā)展過程 中會受到廣

2、泛的應(yīng)用，。其不僅能夠有效提 高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率，同時也會為用戶提供更好的服務(wù)體驗?；诖耍疚闹攸c(diǎn)對 5G 移動通信技術(shù)進(jìn)行闡述，并探究其未來發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：5G移動通信技術(shù)；數(shù)據(jù)傳輸；趨勢；服務(wù)Abstract:In the continuous development and progress of society, science and technology has been updated, it is a great innovation in wireless communication technology, in the process of the developmen

3、t of science and technology, wireless communications technology innovation to occupy the main position, 5 g wireless communication technology development has important role for the progress of the society, the development of communication technology in the future will be widely used in the process,.

4、 It can not only effectively improve the efficiency of network data transmission, but also provide users with better service experience. Based on this, this paper focuses on the elaboration of 5G mobile communication technology and explores its future development trend.Keywords: 5G mobile communicat

5、ion technology; Data transmission; Trend; service一、引言隨著我國移動通信技術(shù)不斷發(fā)展，當(dāng)今人們對移動網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越強(qiáng)。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，2012年智能手機(jī)數(shù)量首次 超過筆記本電腦數(shù)量；截至2016年12月末，我國智能手機(jī)普及率已經(jīng)高達(dá)85%以上，20-30歲人群智能手機(jī)普及率甚至高達(dá)97%以上。智能手機(jī)的普及勢必會給移動通信企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也提高了競爭性。從人們生活水平的不斷提高可以看出人們對無線通訊技術(shù)的創(chuàng)新非常關(guān)注，因此5G通信技術(shù)在之后的發(fā)展過程中將會受到更多的關(guān)注。在4G網(wǎng)絡(luò)背景下，如今廠商 更加熱衷于開發(fā)5G移動通信技術(shù)

6、，據(jù)相關(guān)報道顯示，華為首次研制出5G移動通信技術(shù)，并將在未來幾個月到幾年的時間推 廣使用，從而實現(xiàn)移動通信技術(shù)的再次突破，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。 二、研究背景及研究現(xiàn)狀2.1研究背景伴隨移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的茁壯成長，智能手機(jī)、平板電腦的廣泛傳播以及同APP的運(yùn)用，現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡(luò)已不能讓人類對于網(wǎng)絡(luò)的需要得以滿足了。在這樣的情況下，5G移動護(hù)欄網(wǎng)通信技術(shù)從此誕生，伴隨科技與信息部不斷推出的5G牌照，在上海等地區(qū)進(jìn)行5G試點(diǎn)。5G互聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)過了GSM、GPRS、3G、4G技術(shù)以后的第四代引動互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，智能化、寬帶化、媒體化、個性化、環(huán)?；c多功能化將會變?yōu)槿?G應(yīng)用發(fā)展的大勢所趨。2.25G

7、研究現(xiàn)狀目前全球范圍內(nèi)，正在進(jìn)行5G系統(tǒng)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作的組織有很多，如IPv6論壇、無線世界研究論壇（the Wireless World Research Forum）、4GPP、SDR論壇、MWIF(the Mobile Wireless Internet Forum )和IETF(The Internet Engineering Task Force)等。在進(jìn)行5G的研究和開發(fā)工作還有一些全球著名的移動通信設(shè)備廠商。Ericsson投資了1000萬美元從事5G移動通信技術(shù)和下一代CDMA的研究。2.3研究方法文獻(xiàn)整理法：利用網(wǎng)絡(luò)資源如“中國知網(wǎng)”等著名文獻(xiàn)類的網(wǎng)站進(jìn)行資料的搜集。整理

8、出5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及應(yīng)用研究的有關(guān)資料。比較分析法：對搜集到的資料進(jìn)行整理分析對比，選出自己所需要的文獻(xiàn)，提取出精華部分從而來輔助我完成論文的寫作。系統(tǒng)研究法：所謂系統(tǒng)研究法就是5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及應(yīng)用作一個討論，分析出其背后所要表達(dá)的含義與作用。三、5G移動的主要技術(shù)3.1非正交多址接入技術(shù)非正交多址技術(shù)(Non-OrthogonalMultiple Access，NOMA)的主要思想是：非正交發(fā)送用于發(fā)送端，主動接入能干擾的信息，在接收的一端經(jīng)過SIC（也就是進(jìn)行串行干擾的刪除），然后接收機(jī)可以實現(xiàn)正確的解調(diào)。NOMA的子信道傳輸依舊采用的是正交頻的分復(fù)用技術(shù)(簡稱OFDM)，各個子信道是相互正

9、交的，兩兩之間不干擾，一個子信道不只是再分配給一個用戶，卻是很多用戶的共享。同一個的子信道上，不同的用戶與用戶之間是通過非正交進(jìn)行傳輸?shù)?，這樣下來，自然出現(xiàn)用戶之間干擾的問題，以上就是需要在接收端運(yùn)用SIC技術(shù)以達(dá)到多個用戶的檢測目的。3.2高頻段傳輸技術(shù)傳統(tǒng)的移動通信的工作頻段主要是3GHz以下，這就讓頻譜資源非常擁擠，但是在高頻段(例如厘米波頻段、毫米波)上面可以使用的頻譜資源十分豐富，可以非常有效的緩解頻譜的資源緊張的狀況，能夠達(dá)到極高速短距離通信的技術(shù)，并且支持5 G的傳輸速率與容量等很多方面的需求。小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益、足夠量的可用帶寬是高頻段毫米波移動通信的主要優(yōu)點(diǎn)，

10、同時也存在著穿透與繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響傳輸?shù)木嚯x短等一些缺點(diǎn)。系統(tǒng)設(shè)計、射頻器件等各個方面存在的問題也需要進(jìn)行進(jìn)一步解決與研究。3.3超密集組網(wǎng)技術(shù)超密集的網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍，可以大幅度的提升系統(tǒng)的容量，還可以分流業(yè)務(wù)，同時還具有更加高效的頻率復(fù)用與更加靈活的網(wǎng)絡(luò)部署。在不久的將來，我們面對高頻段的大帶寬，將會采用更為密集的相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小區(qū)、扇區(qū)將會達(dá)到100個以上。同時，越來越密集的網(wǎng)絡(luò)部署會讓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兊酶鼮閺?fù)雜，小區(qū)之間干擾已經(jīng)是影響系統(tǒng)的容量增長的關(guān)鍵的因素，在很大的程度上降低了網(wǎng)絡(luò)的能效。小區(qū)快速發(fā)現(xiàn)、干擾消除、基于終端能力提升的移動性增強(qiáng)、密集小區(qū)間協(xié)作等

11、的方案，都是當(dāng)前在密集網(wǎng)絡(luò)的方面需要進(jìn)行研究的熱點(diǎn)。3.4 大規(guī)模MIMO技術(shù)目前的4G網(wǎng)絡(luò)8端口多用戶MIMO不能夠達(dá)到能量效率與頻譜效率的數(shù)量級方面提升的要求，但是大規(guī)模MIMO系統(tǒng)能夠明顯的提高能量效率與頻譜效率。大規(guī)模MIMO技術(shù)是MIMO技術(shù)的延伸與擴(kuò)展，它基本的特征是把大規(guī)模的天線陣列（從幾十到幾千）配置在基站側(cè)，其中的基站天線數(shù)量在很大程度上對于每一個信令資源的設(shè)備數(shù)量，它利用空分多址的原理，同時為多個用戶服務(wù).還有，在大規(guī)模MIIMO系統(tǒng)當(dāng)中，如果使用了簡單的線性預(yù)編碼和與檢測方法，那么噪聲與快速衰落給系統(tǒng)帶來的影響就會慢慢的消失，因所以小區(qū)內(nèi)的干擾也會降低.上面的優(yōu)點(diǎn)使讓大規(guī)

12、模MIMO系統(tǒng)變成了移動5G技術(shù)的一個潛在的關(guān)鍵的技術(shù)。大規(guī)模MIMO給人們帶來的方面主要是體現(xiàn)在下面的幾個方面:一：相比較于現(xiàn)有的MIMO的空間分辨率，大規(guī)模MIMO的技術(shù)有明顯的增強(qiáng)，可以深度的挖掘出空間方面的維度資源，令網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的n個用戶能夠在同一時頻的資源上根據(jù)大規(guī)模MIMO 的空間自由度與基站同時來進(jìn)行通信，能夠是新在不增加基站密度與帶寬的條件下進(jìn)行大幅度的提高頻譜效率的目的。二：大規(guī)模MIMO能夠使波束集中于很小的范圍之內(nèi)，然后在很大程度上降低了干擾。近幾年，針對于大規(guī)模MIMO的探索主要是在容量和傳輸技術(shù)性能分析、信道模型、信道估計和信號檢測的技術(shù)、預(yù)編碼技術(shù)等的方面，同時還面臨

13、著一些不足:因為理論建模與實測模型的工作相對比較少，信道的模型還沒有被廣泛的認(rèn)可;因為需要根據(jù)信道互易性減小信道狀態(tài)信息得到的開銷，現(xiàn)有的傳輸方案多數(shù)是假設(shè)采用TDD 系統(tǒng)，他們的用戶是單天線的，而且其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)比基站天線的數(shù)量小。導(dǎo)頻數(shù)量伴隨著用戶數(shù)量呈線性的增加，開銷比較大，信號的檢測與預(yù)編碼都得進(jìn)行高維矩陣的運(yùn)算，很復(fù)雜，同時因為需要根據(jù)上下行信道具有的互易性很難適應(yīng)單天線的高速移動場景與FDD系統(tǒng)用戶，同時其數(shù)量遠(yuǎn)小于基站天線數(shù)量。在進(jìn)行傳輸方案性能與信道容量的分析的時候，多數(shù)是假設(shè)獨(dú)立的同分布信道，然后認(rèn)為大規(guī)模的MIMO技術(shù)的瓶頸問題是導(dǎo)頻污染，從而使分析的結(jié)果有顯著的局限性。所以，

14、為了能夠大力的挖掘大規(guī)模MIMO技術(shù)的潛在的技術(shù)方面的優(yōu)勢，需要人們進(jìn)行深入的研究那些切合真實運(yùn)用場景的信道模型，分析這些對信道容量產(chǎn)生的影響。四、5G 無線通訊技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 4.1面臨的機(jī)遇5G無線通信技術(shù)在一定程度上可以很好的改變個人和企業(yè)未來的發(fā)展。5G無線通信技術(shù)在許多 當(dāng)面上都有了很大的創(chuàng)新，創(chuàng)新之后的通訊技術(shù)可以為500億智能設(shè)備提供使用，因此在不斷發(fā)展的過程中，5G無線通信技術(shù)也會遇到很多的問題，面臨著很多機(jī)遇與挑戰(zhàn)。5G無線通訊技術(shù)在發(fā)展的過程中，不僅提高了速度、連接、相 應(yīng)能力和擴(kuò)展性，在人們的生活中也會得到廣泛的利用，該 項技術(shù)在運(yùn)用的過程中，傳遞的傳感器和設(shè)備上的

15、數(shù)據(jù)都會 有意想不到增長。這會對人們的日常生活帶來很大的便利。與4G無線通信技術(shù)相比較，5G無線通信技術(shù)不管在哪一方 面都有很大的優(yōu)勢，例如在傳輸數(shù)據(jù)的時候速度有很大的提 高，而且響應(yīng)延遲也減少，在未來的發(fā)展過程中5G無線通信技術(shù)將會與更多的設(shè)備進(jìn)行連接。例如家電、無人飛機(jī)、汽車導(dǎo)航、路標(biāo)、工業(yè)設(shè)備等，由此看來，所有的項目都可以實行數(shù)據(jù)資源共享。這種技術(shù)的改革會對個人造成影響例如小區(qū)內(nèi)的所有的設(shè)備都可以與小區(qū)進(jìn)行連接，相關(guān)的設(shè)備可以更好的提供共享信息。這樣會對人們的生活帶來更多的便利，還有利于人們的人際關(guān)系發(fā)展。在功能足夠強(qiáng)大的時候，很有可能會被運(yùn)用在不好的地方。5G無線通信技術(shù)還 存在一定的

16、不足，例如該項技術(shù)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的安全和隱私方面的能力都應(yīng)該進(jìn)一步完善。隨著社會智能化的發(fā)展，應(yīng)該相信該項技術(shù)可以進(jìn)行很好的任務(wù)分配，所以對于一些相關(guān)內(nèi)容，人們應(yīng)該不給予太多的控制，因為這樣可以提高生產(chǎn)率和安全性。 4.2面臨的挑戰(zhàn)即使是現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)一直在飛速的發(fā)展，但是在發(fā)展中仍然存在著一些隱私與安全方面的問題，隱私與安全會給5G技術(shù)的發(fā)展帶來不可避免的影響。一部分被運(yùn)用的一些連接設(shè)備，很有可能會被不懷好意的人利用，給人們帶來安全方面的問題。隨著我國科技的的飛速發(fā)展，化工工業(yè)控制系統(tǒng)、水處理工廠、電廠等很多部門都連接了互聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r看，廣泛的應(yīng)用5G無線通信技術(shù)并不會給上面的幾個

17、方面帶來危險。5G通信技術(shù)還沒有正是的投入使用，它還處于研究分析的階段，在今后的發(fā)展之中，這些消費(fèi)電子設(shè)備將會面臨很大的風(fēng)險。受人們最為關(guān)注的安全領(lǐng)域是工業(yè)無人機(jī)、醫(yī)療保健與交通運(yùn)輸。根據(jù)實際的狀況分析，我國的5G通訊技術(shù)還沒有完全普及，只是在個別相對比較發(fā)達(dá)的地區(qū)進(jìn)行了試運(yùn)行，其主要原因是因為5G通訊技術(shù)在一些方面還需要進(jìn)一步的提升，并且其距離全方面的推廣還有一些瓶頸需要進(jìn)行突破，主要是表現(xiàn)在下面的幾個方面：（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾誓芊窨梢詽M足要求數(shù)據(jù)流量的規(guī)模即為推動5G發(fā)展的驅(qū)動力，對于數(shù)據(jù)的速率，需要根據(jù)多個方式來進(jìn)行測量，然后考慮5G技術(shù)是不是可以達(dá)到技術(shù)的要求。5G技術(shù)數(shù)據(jù)的傳輸速率的

18、要求是一定的，標(biāo)準(zhǔn)值是需要可以達(dá)到1000x5G的指標(biāo)。另外，從邊緣用戶的效率方面來看，要求用戶在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的范圍內(nèi)可以達(dá)到4G+的網(wǎng)絡(luò)效率，同時，這是5G通信技術(shù)覆蓋的最低的指標(biāo)。5G數(shù)據(jù)的傳輸效率的理論值是1Gbps，若此標(biāo)準(zhǔn)需要能夠滿足95%的用戶的要求，將會有很高的難度，就要求有百倍的技術(shù)的提升。（2）延遲挑戰(zhàn)4G網(wǎng)絡(luò)之下，網(wǎng)絡(luò)延遲為15ms，在1ms的子幀時間之內(nèi)，可以進(jìn)行比較合適的資源的配置，并且能夠保證接入的及時性。這個延遲通常是在可以接受的范圍之內(nèi)的。但在5G技術(shù)的領(lǐng)域之中，需要把雙向通訊歸入這當(dāng)中，尤其是在云技術(shù)方面的應(yīng)用。所以5G需要支持1ms的往返延遲標(biāo)準(zhǔn)，相比于4G而言，

19、5G技術(shù)有了很高的提升，因此要求人們對子幀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 （3）標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一即使我們在理論上講，我們沒有統(tǒng)一的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)來劃分通信，無論什么用戶都可以在全世界使用移動通信，但是很多種的移動通信系統(tǒng)并不能一起使用，所以這給我們帶了很多的困難，正是因為如此，我們開發(fā)第五代的通訊系統(tǒng)是刻不容緩需要解決的問題了。怎樣實現(xiàn)通訊制度的全球統(tǒng)一是大家面臨的共同的問題。但是各大通訊廠商必然會發(fā)生一定的沖突。（4）設(shè)施難以更新在我們進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)展望的過程中，我們都是在第四代的網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)上建立無線網(wǎng)絡(luò)性能的基礎(chǔ)設(shè)施，這是覆蓋到全世界的，如果我們要向第五代全面進(jìn)發(fā)的話，我們需要大量的變更當(dāng)今的基礎(chǔ)設(shè)施。但是這種變

20、化也會減慢新興網(wǎng)絡(luò)的傳播速度，這是必然需要承擔(dān)的。且到那時，還必須要求4G通信終端升級到支持5G通信各項數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及能進(jìn)行更高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)?G終端，也就是說5G通信終端要能在5G通信網(wǎng)絡(luò)建成后及時提供，不能讓通信終端的生產(chǎn)滯后于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。五、5G無線通信技術(shù)發(fā)展趨勢 5G無線通信技術(shù)已經(jīng)越來越被人們所關(guān)注，在未來幾年該項技術(shù)也將會投入使用，通信系統(tǒng)的容量在一定程度上 也會有所提高，提高頻譜效率、變革網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開發(fā)并利用新的頻譜資源是該項技術(shù)發(fā)展的主要途徑。早在2013年5G無線通信技術(shù)就已經(jīng)開始研發(fā)，研發(fā)的規(guī)模也比較大，有29個國家參與其中，我國華為公司就是其中一個。該技術(shù)從研發(fā)就倍受關(guān)注，各個

21、國家都成立了相關(guān)的研發(fā)小組。目前所有的有關(guān)項目都在積極的研發(fā)中，然后各國再達(dá)成共識，促進(jìn)該項技術(shù)的發(fā)展。該項技術(shù)的業(yè)務(wù)能力肯定會從以下三個方面表現(xiàn)出來，一是通過利用先進(jìn)的無線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)資源的利 用率在4G的基礎(chǔ)上有了很大程度的提高。二是新的體系結(jié)構(gòu)正在發(fā)展，這會有利于提高無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐率。三是 可獲取更多的有利資源，比原有的通信資源有所擴(kuò)展。該項技術(shù)要想更好的發(fā)展就必須網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線傳輸技術(shù)上有所突破。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面來說，要運(yùn)用控制與轉(zhuǎn)發(fā)相互分離的 軟件來定義，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。從無線傳輸技術(shù)方面來看，提高 頻譜資源利用率和挖掘頻譜資源使用潛能是重點(diǎn)。5G無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，必定引起一次技術(shù)的

22、變革，加強(qiáng)對該 項技術(shù)的研發(fā)力度，使該項技術(shù)在運(yùn)用的過程中占有重要的 地位。該項技術(shù)的發(fā)展必定會給當(dāng)代社會帶來不一樣的體驗。 六、總結(jié)現(xiàn)在社會的發(fā)展越來越迅速，特別是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)一直都在不斷的創(chuàng)新改善，這會有利于5G通信技術(shù)在以 后的發(fā)展，根據(jù)目前我國通信技術(shù)的發(fā)展情況來看，5G通信技術(shù)在2020年有望投入使用。5G通訊技術(shù)投入使用后將會給社會帶來巨大的便利，可以達(dá)到當(dāng)代社會的需求，會讓移動互聯(lián)網(wǎng)用戶擁有不一樣的體驗。雖然現(xiàn)在5G通信技術(shù) 仍在研究分析的過程中，但是很快將會進(jìn)入發(fā)展階段，5G通信技術(shù)的巨大優(yōu)勢會在投入使用后表現(xiàn)出來，會帶給人們不一樣的體驗。 本文對5G 移動通信技術(shù)及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了群面的分析，在對研究背景等概述之后，指出當(dāng)前5G的研究現(xiàn)狀，接著分析5G時代的特點(diǎn)，且對其面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了全面的分析，最后提出了發(fā)展的趨勢