摘 要：5G時(shí)代逐漸走進(jìn)，在移動(dòng)通信、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR、游戲娛樂等方面5G都會(huì)扮演舉足輕重的作用。本文對(duì)5G技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討。

關(guān)鍵詞：5G;移動(dòng)通信;MIMO

一、5G移動(dòng)通信的概念

第五代移動(dòng)通信技術(shù)，縮寫：5G。也是4G之后的延伸。作為最新一代移動(dòng)通信技術(shù)，在覆蓋性和安全性方面都得到了有效的提高，解決了4G移動(dòng)通信技術(shù)中存在的很多問題，在很大程度上滿足了當(dāng)今社會(huì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求，是我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的一次重大改革。

5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與早期的2G、3G和4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一樣，5G網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，供應(yīng)商覆蓋的服務(wù)區(qū)域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區(qū)域。表示聲音和圖像的模擬信號(hào)在手機(jī)中被數(shù)字化，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換并作為比特流傳輸。蜂窩中的所有5G無線設(shè)備通過無線電波與蜂窩中的本地天線陣和低功率自動(dòng)收發(fā)器進(jìn)行通信。收發(fā)器從公共頻率池分配頻道，這些頻道在地理上分離的蜂窩中可以重復(fù)使用。本地天線通過高帶寬光纖或無線回程連接與電話網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接。與現(xiàn)有的手機(jī)一樣，當(dāng)用戶從一個(gè)蜂窩穿越到另一個(gè)蜂窩時(shí)，他們的移動(dòng)設(shè)備將自動(dòng)“切換”到新蜂窩中的天線 。

5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10Gbit/s，比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲，低于1毫秒，而4G為30-70毫秒。

二、5G移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)

與傳統(tǒng)的4G移動(dòng)通信相比，5G具有更高的速率、更寬的帶寬，并且其在無線覆蓋和傳輸延時(shí)方面得到了很大的提高，這種智能化、自動(dòng)化、高可靠性的特點(diǎn)將會(huì)成為未來5G移動(dòng)通信的主要發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)拓寬融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間，支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。

如果說4G改變的只是我們個(gè)人的話，那么5G的影響面則大得多。5G的應(yīng)用，可以劃分為三大塊，一塊是現(xiàn)有的4G體驗(yàn)的提升，一塊是像自動(dòng)駕駛、VR/AR這樣的應(yīng)用，還有更重要的一塊是物聯(lián)網(wǎng)。有人形容5G的速率是這么說的：下載一個(gè)文件大小1G的電影，只需要一秒鐘。正是因?yàn)樗俣仁侨绱酥欤偌由系蜁r(shí)延等特性，所以才使得自動(dòng)駕駛這樣需要海量高速數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用才成為可能。物聯(lián)網(wǎng)使得每一個(gè)從公共基礎(chǔ)設(shè)施到工廠到家庭的設(shè)備都能產(chǎn)生連接，這樣一來，影響就廣了。這張網(wǎng)絡(luò)的可用性可靠性穩(wěn)定性安全性，顯得無比重要。它涉及到生產(chǎn)和生活的方方面面。

三、5G移動(dòng)通信技術(shù)所具備的特點(diǎn)

5G移動(dòng)通信要在技術(shù)層面進(jìn)一步深化改革，讓用戶有更好的體現(xiàn)，使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中會(huì)有更高的吞吐速率，確保5G移動(dòng)通信的通信環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，發(fā)揮其使用效應(yīng)。在信息傳輸以及編譯碼方面，5G移動(dòng)通信繼承了此前的技術(shù)之后，還要將協(xié)作組網(wǎng)建立起來，以使得用戶之間、小區(qū)之間都可以相互協(xié)作，確保5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面更廣。

四、5G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

1.大規(guī)模MIMO技術(shù)。MIMO技術(shù)被視為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，主要作用是在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過發(fā)射端與接受端的多個(gè)天線進(jìn)行傳送和接收，從而改善了通信質(zhì)量。它能充分利用空間資源，通過多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的前提下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道的容量，在很大程度上提高了移動(dòng)通信的傳輸效率。

2.全雙工技術(shù)。全雙工技術(shù)主要指的是實(shí)現(xiàn)同時(shí)、同頻進(jìn)行雙向通信的技術(shù)。目前的移動(dòng)通信技術(shù)中，發(fā)射信號(hào)和接受信號(hào)之間會(huì)相互干擾，影響了移動(dòng)通信的信號(hào)傳輸質(zhì)量。而全雙工技術(shù)可以在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備采取點(diǎn)到點(diǎn)的連接，這就意味著在全雙工的傳送方式下降低無線資源消耗，靈活運(yùn)用頻譜，提高了5G移動(dòng)通信的傳輸效率和傳輸速度。

3.超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。5G移動(dòng)通信正朝著多元化的方向發(fā)展，隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈爆炸式的增長(zhǎng)，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)成為5G移動(dòng)通信提高數(shù)據(jù)流量的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)具有較高的網(wǎng)絡(luò)密集程度，因此，可以有效的縮短節(jié)點(diǎn)與終端的距離，使網(wǎng)絡(luò)的功率和頻譜大幅度的提高。

4.高頻段使用技術(shù)。對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)而言，3G以下的頻率可以很好的支持移動(dòng)移動(dòng)性，具有良好的覆蓋效果，但目前這一段頻譜資源十分匱乏，而3G以上頻譜資源十分豐富，有效的利用這一區(qū)間的頻率，將極大的緩解頻譜資源緊張的問題。

5.多載波技術(shù)。由于現(xiàn)階段的OFDM技術(shù)在大范圍空白頻譜方面的能力還比較弱，所以就對(duì)移動(dòng)通信的傳輸速率造成了一定的限制，而多載波技術(shù)的應(yīng)用確很好的解決了這個(gè)問題，在該技術(shù)中，發(fā)送端采用合成濾波器來調(diào)制多載波，接受端采用分析濾波器來調(diào)制多載波，這個(gè)技術(shù)可以有效的控制載波間的相互干擾，提升了抗干擾性。

五、5G未來發(fā)展前景

3G與4G時(shí)代催生了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制造業(yè)發(fā)展新動(dòng)向;而5G時(shí)代的到來將會(huì)拓展這些領(lǐng)域。5G已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)吞吐率、網(wǎng)絡(luò)資源利用率、頻譜資源、智能化方面顯示了其巨大的優(yōu)勢(shì)與威力。比如，在智能家居方面，由于5G網(wǎng)絡(luò)的普遍應(yīng)用，可以將手機(jī)、所有家電進(jìn)行可控制性的互聯(lián)，并營(yíng)造出4G時(shí)代不曾有的虛擬觀看，使用戶直接在手機(jī)上看到立體畫面外投的家居情況。

隨著我國(guó)通信業(yè)的快速發(fā)展，之前“一電話難求”的局面已成歷史，而且與國(guó)外相比，我國(guó)的通信覆蓋已相對(duì)完善。不過，雖然我國(guó)通信人口覆蓋率為99%，但我國(guó)還有40%的領(lǐng)土面積沒有覆蓋，一些人跡罕至的地方?jīng)]有信號(hào)覆蓋，如沙漠、高山和海洋等，目前這些地區(qū)的信號(hào)覆蓋主要依靠衛(wèi)星通信，這需要特殊的衛(wèi)星終端。

短短30多年的移動(dòng)通信史，述說的是通信的歷史，也是我們同齡人的歷史。我們有幸見證這段輝煌燦爛的歷史，和移動(dòng)通信變革時(shí)代同行，幸甚至哉！

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作者簡(jiǎn)介：

李強(qiáng)（1981年11月），女，漢族，黑龍江省齊齊哈爾市人;學(xué)歷：研究生;職稱：講師;研究方向：程序設(shè)計(jì)及其語(yǔ)言.

課題結(jié)題信息：

《產(chǎn)學(xué)研融合背景下“5G+人工智能”移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程研究》

課題編號(hào)：GJC1319053.