通信工程的博士论文(2)
通信工程的博士论文篇2
试谈第五代移动通信技术及发展
1 前言
迄今为止，移动通信技术已经经历了四代，1G通信系统是基本只能模拟通话的模拟技术，2G是使可以用网络的数字技术，3G则是通过采用CDMA无线接入技术，通过提供中高速数据，从而实现多媒体服务，4G通信技术通过采用多天线载波技术，在大幅度提高传输速率的同时，也提供很多多样化的个性服务。虽然通信系统经历了4次大的变革，但是在互联网和物联网的快速发展的今天，需要有更强大的通信系统作为支持。有数据显示，在数据流量方面，预计在2010至2020十年间，中国的移动数据流量增长将超过300倍以上，2010-2030年增长将超过4万倍，而全球移动数据流量在2010-2020年增长将超过200倍，在2010-2030年将增长约2万倍，中国的移动数据流量增速较全球平均水平增幅明显较大;在联网设备方面，预计未来10年中国在移动终端数量上将超过20亿，而全球将超过100亿，其中不包含物联网设备，物联网设备连接数将达到70亿，中国则占据超过1/4的数量，在这种通信技术大变革下，5G通信系统应运而生。5G通信系统由于时延短、可靠性高、频谱利用率高、网络耗能低、数据流量和联网设备数量增长幅度大、峰值速率高等技术特征，受到科研工作者的广泛研究，以期在未来满足用户对更加快速和便捷的通讯技术的需求。
2 5G技术概念
第五代通信技术即5G(fifth-generation)，是指由4G延伸出的第五代移动电话系统，到目前为止，3GPPP及ITU-R等正式资料中还未明确提及5G，但国内外公司相继提出了5G通讯技术，如2013年，三星电子将5G核心技术成功开发，这种技术能够在2公里以内的距离下以1Gbps以上的速度传送数据;2015年，酷派将5G定义为终端基站化，同年6月，ITU将5G技术的正式命名为IMT-2020;5G和以往通信技术存在很大的不同，但是是对以往通信技术的改进，例如5G没有独立和全新的无线接入技术。从某些角度来讲，5G是将互联网和物联网快速高效连接的一种新式通信技术。
3 5G关键技术
3.1 高频段传输技术
高频段传输技术，即使用的频段更高。众所周知，目前全球3G和4G网络使用最为广泛的主要是2GHz左右的频段，由于使用频段和覆盖率成负相关，即频段越低则覆盖率越高，但是低频段谱往往是有限的，因此未来将会使用具有更多频率资源的高频段(6-100GHz)，与以往通信技术相比，为了使传输速率更加迅速，高频段需要更宽的宽带与之匹配，如500MHZ甚至更多，这种高频段传输技术，给用户带来的最深刻的感受就是在传输速度方面。
3.2 大规模天线传输技术
大规模天线传输技术(MIMO)是5G关键技术之一，自发展至今，经历了一系列的发展历程，这项技术的优势在于能够通过增加天线数而不增加基站站点的方式，不仅使频谱效率显著提高，而且能够使整个系统的数据吞吐量显著提高;同时，大规模MIMO能够通过充分利用系统信道容量显著降低能耗。
3.3 密集网络技术
要实现5G技术的高效、快速传输，则必须要利用两种技术，其中之一就是密集型网络技术，这种技术是在空间上设置相对较多的网络，使频谱得到充分利用，以期满足用户对于数据速度的需求。但是，这种密集程度是有一定限度的，因为密集度太大会造成一定程度的问题，如在面对多个无线接入技术时，会降低基站和终端之间的关联性，当终端穿过异构网络时，对于移动管理难度会加大，同时增加网络密集度，整个运营成本会显著增加。
3.4 新型网络架构和智能化技术
由于未来业务需求呈现规模化、容量高，因此5G网络将会朝着低成本、绿色节能、速度快等方向发展，基于以上理念，现有新型网络构架的研究主要集中在云架构和智能化方面。云构架在很大下横渡上减少基站机房数量，并能减少设备耗能，并能通过增加天线而不增加基站站点的情况下使高射频频率显著增加，还能使发射功率的浪费显著减少，通过以上方式使整个系统的成本有所降低。5G技术要实现大型化，智能化的操作也是相当关键的，智能化能够使5G技术更加便捷，便于管理，例如，模式自动切换、自动联网等，智能化是5G技术发展趋势之一。
4 5G技术发展趋势
目前，国内外还没有明确给出5G的概念 并且该技术的研究尚停留在萌芽发展时期，距其投入商业并广泛使用还有一段距离，尽管如此，现在的通信产业及相关研究人员已对5G标准的融合会对人类生活造成很大改变基本形成一致意见。在第一、二通信时代，在协议标准之间的差异很大，进入4G时代之后，在核心技术方面和以往的技术相似度较大，在未来的5G技术时代，在使用频谱上更加高效、自由，进一步融合核心技术和系统构架，通信标准一致化是未来5G技术的一个新的潮流。
5 结语
在未来，5G通信技术以其自身存在的一些优势如快速、高效、耗能低等优势带动下，将会发展成为满足用户需求的新一代通信技术，虽然现如今还存在一些技术难题尚未攻破，相信随着科技和通信技术的进一步发展，5G技术也会迅猛发展，为用户提供更加便捷的服务。
