摘 要：随着通信技术的不断发展和进步，5G无线通信技术已经成为当今通信行业研究的共同课题。我国政府对于通信技术的发展十分关注，对5G技术也投入了巨大的资金支持和技术力量。本文主要对5G无线通信技术的发展过程进行分析，并根据它的技术特点探讨未来的应用前景。
关键词：5G；无线通信技术；网络架构
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）12-0067-02
Development and Analysis of 5G Wireless Communication Technology
HAO Jianmin
（Network Operation and Maintenance Department of China Telecom Henan Branch，Zhengzhou 450000，China）
Abstract：With the continuous progress and development of communication technology，5G wireless communication technology has become a common topic in the communication industry. Our government pays close attention to the development of communication technology，and has invested tremendous financial support and technical strength in 5G technology. This paper mainly analyzes the development process of 5G wireless communication technology，and discusses the future application prospects according to its technical characteristics.
Keywords：5G；wireless communication technology；network architecture
0 引 言
近年来，随着我国综合国力的不断增长，科研实力也在不断提升。在通信技术领域，我国引入LTE长期引进技术，投入商业使用，推动了4G无线通信技术的推广和发展。随着5G技术的提出和不断进步，该技术成为将来无线通信领域的主要技术指日可待。我国的无线通信技术已经经历了2G、3G和4G时代，5G通信技术也布局已久，5G无线通信技术的发展将是我国通信产业快速发展的良好契机。我国只有抓紧机遇，不断提高自身科研水平，才能进一步缩短与发达国家通信技术之间的差距。由此可见，对5G通信技术的发展进行不断跟踪和分析，对于大面积推广此技术和为此技术的应用打好基础具有重要意义。
1 5G无线网络通信技术概述
5G无线网络通信技术是在之前的无线通信技术基础上进行升级和改造，在数据传输性能等方面全面领先4G无线网络的新型无线通信技术。相比于传统的无线通信技术，5G无线通信首次应用了纳米技术，使传输速度得到有效提升，同时还注重数据传输的安全和保密。个人信息的加密是5G技术最突出的创新点，信息在传输过程中遇到问题会及时报错，并有效进行保护，这在网络技术发展越来越快的今天十分重要。
2 5G无线网络通信技术中的核心技术
由于5G无线网络通信技术是由主流的通信厂商和研究机构配合开发的，研究的方向和侧重有所不同，对主要技术进行梳理可以发现，5G无线网络通信技术由以下四个核心技术组成。
2.1 新型多天线传输技术
在通信产业不断发展的同时，有一个问题日渐突出，那就是频谱资源日益减少。合理、有效地应用频谱资源是通信技术发展的必然要求。在这样的背景下，相关研究机构相继提出了基于大规模天线阵列（LSAS）和大规模MIMO等的通信技术。其中LSAS技术可以根据其特性衍生出巨大的阵列增益，同时对抑制增益进行干扰，这样频谱的总使用效率和边缘频谱的使用效率均可以得到提升，同时LSAS技术还具有空分多址的特性，可以同时为多个用户提供服务。
目前多天线传输技术在LTE基站只能实现水平排列以及形成水平方向的波束，这样在天线数目过多时，天线总尺寸过大会导致出现安装困难的问题。5G技术在天线设计方面采用了军用雷达的相控式设计，设计目标是最大限度地提升系统的空间自由。在这一设计理念下，结合LSAS技术加入垂直方向维度的波束，并提升用户间隔离效果，这样可以在水平和垂直方向同时放置天线，有源天线的引入为避免干扰和提升性能带来了帮助，可以降低天线的耦合，保证能耗损失在可控范围内。
与此同时，LSAS技术在5G无线通信技术方面的应用也为提升系统容量带来了新思路，可以通过调整垂直方向波束来实现分裂不同的小区，实现资源复用的效果。
2.2 高频传输技术
随着无线技术在生活中的不断应用，各国都出现了低频段频谱资源越来越少的问题，5G技术在研发过程中已经很难再找到适合的低频段频谱资源，同时5G技术对带宽的要求非常高，需要射频器件的工作频率更好、更稳定。因此，5G技术发展的必然趋势是向高频段扩展，目前的研究中，毫米波频段的频谱资源较为丰富，在频谱中可以看到具有很多连续的大带宽，可以满足短距离高速传输的需要。
根据电磁传播的特性，高频传输技术在推广中面临着一定的阻碍。例如空气对电磁波的吸收作用，频段越高，意味着空气吸收越多、信号传输的效果越差，40GHz的电磁波在传输中会比10GHz的电磁波损耗高出20dB。另外，高频段电磁波传输主要以直射路径传输为主，因为绕射带来的损耗过大，所以在用户与基站的直射路径受到阻挡的情况下，其损耗会比较大，信号传输的性能将有一定程度的下降。
2.3 密集网络技术
密集网络技术是5G无线通信技术向客户体验发展的重要方法，它采取密集部署的形式提升网络总体的处理速度和性能，可以灵活应对未来增长的数据传输量，满足业务需求。在实际操作中，密集网络技术是在网络中部署大量密集的节点，增强热点，消除盲点，实现网络的全部覆盖。密集网络技术的主要难点是提高其抗干扰性能，因为节点的密集会导致网络拓扑逐渐复杂，因此，提高网络抗干扰性能是目前研究的主要方向。
对于小区网络来讲，密集网络技术可以根据客户的不同需求进行快速部署，“临时微蜂窝”概念的提出标志着小区网络结构和性能对于初期网络规划的依赖逐渐减少，在增加网络密度的同时，也可以为当前网络带来更大的容量。
2.4 新型网络架构
5G无线通信技术的显著特点是将各个通信方式进行良好的融合。因为用户使用网络的情况具有多样性，未来的网络将包括3G、4G和WLAN等多种方式。未来5G的发展趋势是蜂窝与WLAN融合的组网架构，通过网络的融合实现非授权频段业务的交互和分流。
新型网络架构的不断应用预示着基站的压力越来越大。在这样的背景下，D2D（Device to Device）网络的概念被提出来，D2D即终端到终端，指终端之间直接通过小区资源进行通信。D2D技术不用基站转接就可以进行数据交换，可以减轻基站的一部分网络压力。对于通讯厂商来讲，终端设备需要根据网络交互情况来决定何时使用D2D通信模式，以及该通信模式与蜂窝通信如何共享，这些是目前需要解决的首要问题。
3 5G无线通信技术的发展趋势
5G无线通信技术会随着相关部门研究的深入而日趋成熟，无论是高频传输方面，还是网络的大容量、大带宽方面都会得到提升和发展。互联网业务的不断发展也给5G无线通信技术提出了更高的要求，需要在无线通信中做到系统容量不断扩增、传输速度不断加快的同时，保证客户信息的安全。就现阶段网络发展的方向来讲，5G无线通信技术的研究还需借助其他优秀无线传输技术的经验来进行合理规划，例如对于小区网络来讲，推进智能化网络架构发展，需要寻求增加热点和降低干扰的平衡，增大网络吞吐量，提升用户体验。
在未来的发展中，5G无线通信技术会对频率资源进行进一步的分析和挖掘，无论是高频段、毫米波还是可见光，更深入地利用频率资源可以保证网络带宽充足，满足网络发展的需求。同时5G无线通信技术将更好地与当下发展火热的物联网技术进行良好的结合，更多机器之间会利用无线通信进行交互和应用，这就需要在研发通信技术时考虑到终端数量快速增长的问题，一旦大量终端并发接入，如何才能保证业务数据的稳定。由此可见，5G无线网络通信技术的发展还有很长的路要走，要根据当前不断增长的需求来拓宽网络的可用性，通过制定接入方案和进行压力测试等保证无线通信质量。
4 结 论
综上所述，5G无线通信技术在不久的将来必然成为主流通信设备厂商和运营商竞争的焦点，虽然目前在技术上还存在着一定的瓶颈，相关行业规范也还在制定中，但是应用的核心技术和研究方向已经大致清晰。只有对其进行不断地研究和准备，才能在之后的科研工作中更好地完成技术的研发和测试工作，只有对5G技术的研发过程进行不断跟踪和分析，才能提升我国科研竞争力，使先进的技术早日应用实践，提升客户体验，提高通信质量。
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作者简介：郝建民（1979.04-），男，河南安阳人，通信工程中级工程师，高级技师，本科。研究方向：无线网络覆盖规划。
