试论5G通信的关键技术及发展趋势

高 升



试论5G通信的关键技术及发展趋势

高 升

广东省电信工程有限公司，广东 广州 510000

随着当前社会的不断发展，4G 技术已经得到了推广和使用，这一技术的诞生，为用户提供了更加快捷、方便的体验，与此同时，5G 通信时代也随之而来，目前，相关方面已经开始关注5G技术的研究和开发。通信产业的发展在一定程度上能够反映出一个社会的发展程度，因为这一产业能够有效的促进社会经济的发展，从通信行业的发展历史来看，2G、3G、4G 都得到了快速的突破和发展，在社会上引起来极大的反响。因此，相信5G 通信技术在未来也必定会有一个有效的契机，实现发展和推广。

5G通信；关键技术；发展趋势

1 5G通信技术概述

第五代移动通信技术（5G）是4G移动通信技术的延伸。自上世纪80年代第一代通信技术（1G）被提出，通信技术的更新换代就再也没有停止过，第一代通信技术主要通过模拟信号传输数据。第二代移动通信技术（2G）将智能技术应用其中，使得通信水平有了质的飞跃。第三代移动通信技术（3G）的采用最前沿的智能信号处理技术，为用户提供高速上网服务。第四代移动通信技术（4G）弥补了3G资源浪费的缺陷，并且可以提供高质、高速的图像和视频传输服务。5G移动通信技术不仅在速度上有了大幅度的提升，而且在技术上也有了重大改变，它既不是单一的技术演进，也不是几个全新技术的组合，而是将多种技术进行融合，以满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络[1]。

5G移动通信技术本着“用户为中心”的理念，旨在提升用户体验。这使得它具有以下特点：1）速度快；2）能耗低；3）时延短；4）频谱效率高；5）可靠性高；6）数据吞吐量大；7）联网设备范围广。

2 5G 移动通信技术的关键技术

5G移动通信技术包括很多重要技术，但其关键技术主要体现在两个方面：无线传输技术和无线网络技术[2]。

2.1 无线传输技术

在5G移动通信技术的发展过程中，频谱效率逐渐被重视起来，进而引入了大规模MIMO技术（即多入多出技术）[3]。MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量，这种多天线技术可以明显提高系统频谱和传输的可靠性。同时，通过增加天线的数量，还可以大幅度的提升系统容量。传统的LET 系统中，天线数量不能超过4 根，在LET-A系统中，天线数量不能超过8根，而有源多天线技术，可支持的协作天线数量将达到128根。大规模MIMO技术有以下优点：1）空间分辨率较高；2）频谱效率高；3）将波束集中在一定范围，可以减少干扰；4）天线数量够多时，线性编码和检测可以达到最优状态。这些都对提升用户体验提供了技术支持[4]。

2.2 无线网络技术

5G移动通信网络包括多种无线接入技术，例如，4G、5G、LTE、WLAN等，为了处理好多种无线接入方式并存的问题，人们提出了超密集异构网络技术和自组织网络技术的概念。超密集异构网络技术，拉近了终端和节点之间的距离，进而扩展了网络覆盖范围和系统容量，同时也提升了频谱效率。但是由于节点距离的减少，使得网络部署更加复杂，容易出现不兼容的问题。同时也会带来很大的干扰，减低网络能效。自组织网络技术，是指增强网络的自组织能力，使网络可以进行自规划、自配置、自优化和自愈合等操作。这种技术可以有效地减少人力资源和运行成本的浪费。改善传统移动通信网络依靠人工方式完成网络部署和运维的现状，提升了系统的智能性。

3 5G 移动通信技术的发展趋势

3.1 5G 移动通信技术的发展进程

过去的40多年里，移动通信技术迅猛发展，随着业务需求的增加，人们一直在追求一种高性能的移动通信网路。2012年，欧盟正式启动了METIS 项目，同时还启动了规模更大的5G-PPP科研项目，旨在确立欧盟在5G领域的主导地位。英国政府联合多家企业在Surrey大学成立5G研发中心，致力于5G技术的开发和研究。在亚洲，2013年，韩国启动了“GIGA Ko⁃rea”5G项目。2014年，日本成立了“2020 and Beyond AdHoc”特别讨论会，研究2020年及以后的无线通信系统，计划在2020年东京奥运会前实现5G商用。2015年，韩国推出了以5G发展总体规划为主要内容的“未来移动通信产业发展战略”，决定在2020年全面推出5G商用服务。可见，5G移动通信技术已经成为全球移动通信领域的研究热点。

在移动通信行业飞速发展的今天，我国也紧跟世界脚步，相继启动了3G和4G移动通信863重大研究计划，在分布无线组网基础理论方面做出了一系列重大研究成果，所倡导的TD技术也入选国际标准，国内的华为、中兴等移动通信企业也在全球产生了一定的影响力。2013年初，我国成立了IMT-2020推进组，专门从事5G移动通信技术的研究和开发工作。中兴作为该推进组的核心成员，担任IMT-2020IEEE工作组主席、IMT-2020网络技术工作组的副主席等重要席位，并牵头了多个子工作组的研究工作。同年6月，国家863计划启动了5G移动通信系统先期研究一期重大项目。项目共设立7个课题，主要由北京邮电大学、清华大学、电信科学技术研究所和华为公司等知名高校和知名企业牵头承担。国家973计划也部署了移动网络体系创新的研究课题，可见我国对5G移动通信技术研究与开发的重视程度。

3.2 5G 技术未来的主要研究方向

国际电信联盟（ITU）于2013年开始部署5G需求、频谱及技术趋势的研究工作，计划在2016年完成技术评估方法研究， 2018年完成IMT-2020标准征集，2020年最终确定5G标准。业内人士表示，未来5G技术的研究方向将主要集中在10大方面： 1）密集网络；2）终端间直接通信（D2D）；3）互联网技术直接应用于5G；4）与WIFI联合组网；5）新型网络架构；6）新型多天线多分布式传输；7）将新型信号处理、调制编码技术应用在5G上； 8）高频段的通信；9）频率共享；10）网络智能化。这些都将成为5G移动通信技术飞速发展的重要驱动力[5]。

4 小结

2020年，5G移动通信技术将被投入商业，以适应未来移动数据爆炸式增长的业务需求，这也标志着5G时代的开始。“信息随心至，万物触手及”，是我们对未来5G时代的美好愿景。5G时代的来临，将满足人们对虚拟现实、智慧城市、物联网、高清视频下载等方面的新需求。1秒钟下载一部高清电影将不再是梦想，3D交互体验将更加逼真，人们通过互联网云平台，可以实时掌握城市中一切联网物体的位置及相关信息。可以预见，在未来，6G时代、7G时代、8G时代、9G时代、10G时代等都将纷至沓来，人们的生活方式也将发生翻天覆地的变化。

[1]赵栋梁.对5G移动通信发展的思考[J].信息通信，2015（9）：125.

[2]李革.我国5G移动通信的关键技术与发展趋势[J].科技传播，2016（1）：23.

[3]姚宏杰.5G移动通信的关键技术及其进程[J].通讯世界，2015（6）：35.

[4]赵国锋，陈婧，韩远兵，等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报：自然科学版，2015（4）：36.

[5]尤肖虎，潘志文，高西奇，等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学：信息科学，2014（5）：6.

Key Technology and Development Trend of 5G communications

Gao Sheng

Guangdong Telecom Engineering Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

With the continuous development of the current society，4G technology has been the promotion and use of the birth of this technology，to provide users with a faster and more convenient experience at the same time，5G communications era has cropped up now relevant aspects have begun to focus on 5G technology research and development. The development of the communications industry to a certain extent，reflect the degree of development of a society，because this industry can effectively promote social and economic development，from the point of view of the history of the communications industry， 2G， 3G， 4G have been fast break and development in the community to cause great repercussions. Therefore，we believe 5G communication technology in the future is also bound to be an effective opportunity to achieve development and promotion.

Key Technology；rends 5G Communications

TN929.5

A

1009-6434(2016)09-0052-02