浅谈5G移动通信及其关键技术

张晓强

摘 要 随着4G进入规模商用阶段，面向2020年及未来的第五代移动通信（5G）已成为全球研发热点。在全球业界的共同努力下，5G愿景与关键能力需求已基本明确，预计2016年将启动国际标准制定工作，2017年底启动5G候选方案征集，2020年底完成标准制定。本文将介绍5G移动通信的发展及关键技术。

关键词 5G移动通信 关键技术 应用

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A

0引言

在过去的40年的时间里，移动通信经历了飞跃式发展，给人们的生活以及政治、经济等方面带来了深刻影响，人们一直在追求更高的移动通信网络。2012年欧盟启动了规模更大的科研项目5G-PPP，旨在加速欧盟5G研究和创新，确立欧盟5G领域的主导地位；在亚洲，韩国于2013年开启了“GIGA Korea”5G项目，中国IMT-2020推进组也于同年成立，团结亚洲地区的5G研究力量，共同推进5G技术标准的发展。可见，5G已成为国内外移动通信领域的研究热点。

1 5G概述

5G作为新一代无线移动通信网络，主要用于满足2020年以后的移动通信需求，在高速发展的移动互联网和不断增长的物联网业物需求共同推动下，要求5G具备成本低、低能耗、安全可靠的特点，同时传输速率提升10到100倍，峰值传输速率达到ms级，连接设备密度增加10到100 倍流量密度提升1000倍，频谱效益提升5到10倍，能够在500km/h的速度在保证用户体验。5G将使信息通信突破时空限制，给用户带来极佳的交互体验、极大地缩短了人与物的距离，并快速的实现人与万物的互通互联。

3G和4G主要聚焦于“移动宽带”这一应用场景，致力于给用户提供更高的系统容量以及更快的无线接入速率，预计到2020年，各种物联网应用将得到广泛普及，智能电网、智慧城市、移动医疗、车载娱乐、运动健身，未来5G网络支持虚拟现实，超清视屏以及移动游戏等应用服务，这类移动交互应用服务对无线接入带宽和通信延迟有很高的的需求，在公共安全方面，如“紧急通话‘无人机远程监测、急救人员跟踪等场景，5G通信系统需要具有“零延迟”、高可靠性的特点。

2 5G关键技术

2.1高频段传输

以往四代移动通信的传统频段主要集中杂在3GHz以下，这就造成这段频谱十分拥挤，而高频段尚未得到开发，高频段（如毫米波频段）的可利用频谱资源十分丰富，如果高频段的频谱得到开发那么就会有效地缓解低频频段谱拥挤的问题，可以更快的短距离通信，可以支持5G通信技术在容量和传输速率上的巨大需求。

高频段的开发是未来的趋势，大大量的可用宽带、小型的天线增益是发展高频段移动的优点。但是高频段也有缺点，例如传输的距离短、绕射和穿透能力差、天气影响较大，这些问题都有待进一步的解决。

2.2新型多天线传输技术

多天线技术经历从无源到有源，从2D到3D，从MIMO到大规模的阵列发展，可以使频谱效率大大提高。有源天线阵列的引入使协作基站的天线数达到128根。此外，2维德天线阵列发展成3维阵列，支持多用户智能腻型，减少用户之间的干扰，结合高频段通信技术进一步改善无线信号对用户覆盖性能。

2.3同时同频全双工技术

由于技术条件的限制，在现有的无线通信系统中还不可以实现同时同频的全双工通信，双向链路包括TDD和FDD两种，二者并不兼容，因此在理论上浪费了一半的资源。最近几年同时同频全双工技术得到重视，利用这项技术可以实现在同一频谱上收发双方同时接收和发射的信号，可以提供频谱的利用率。全双工技术还存在许多问题，比如自干扰严重等问题，这些问题仍然需要进一步的解决，从而使全双工技术得到更好的应用。

2.4 D2D技术

D2D技术是允许终端和终端之间通过复用小区资源来进行直接通的新型技术，D2D技术能够实现较高的数据传输速率、较低的时延和低功耗、增加蜂窝通信的频谱效率、降低发射功率、高质量的通信还能改善频谱资源短缺的问题。

2.5新型网络架构

5G可能采用C-RAN接入网架构，C-RAN是基于实现云计算、集中化处理和协作式无线电的无线接入架构。C-RAN架构能搞削减干扰、降低功耗、提高频谱利用率同时集中处理有利于维护从而减少运营成本。

2.6密集和超密集组网技术

和朝着宽带化、综合化、智能化、多元化的方向发展，数据流量便会与日俱增。未来的数据服务业主要集中在室内，这就要求有密集和超密集的组网技术才能与之匹配，密集和超密集网技术能够大幅度的提升系统容量，改善覆盖问题，提高频谱的复用率。

3 5G 的发展现状

3.1国外的发展状况

韩国三星：韩国三星公司宣布称其在5G通信技术上取得了突破性进展，可在一秒钟下载一部电影。

欧盟：欧盟成立METIS并投入资金2700欧元进行5G通信技术的研究。

英国：英国萨里大学的5G研究中心打破韩国三星7.5GB每秒的无线传输速率记录，一秒钟可下30部高清影片。

3.2我国5G通信技术发展的现状

在过去的十几年里我国都积极的推进3G和4G通信技术的研究，当然在5G上也是同样，在13年政府的大力支持下，我国成立了5G研究小组，争取在2020年可以推广，扩大我国在通信技术领域的国际影响力。

4结语

2G演进到3G，开启了语音业务向数据业务变革性发展的肇端。从3G演进到4G，实现了数据传输速率上的10倍增长、更低的时延和每比特成本，带来真正的移动互联网体验。5G又将带来更优的端到端性能、更好的非传统应用支持、更长的电池寿命已经成为当前业界共同致力提升移动网络能力的明确目标，这也成为了5G的三大关键特性。

参考文献

[1] 姚引娣.第四代移动通信系统及其关键技术[J].西安邮电学院学报，2007：25 -29.

[2] 赵丽丽，苏丽娜，王莉，孙孟冬.浅谈移动通信的发展[J].山东省青州市第二炮兵士官学校，2000：15-20.