喻尚 尹彦豪 柯凤仪 李泽祥

摘 要：现在我国正在大力推广4G通信，4G移动通信技术已经十分成熟了。很多国家2013年就开始进行5G的研究了。5G技术现在正处于探索阶段，它是2020年后应用的新一代通信系统。本文根据我国移动通信发展的趋势，分析了5G的特点、技术要求还有发展趋势。

关键词：5G；探索；发展趋势；技术特点

一、5G的概述与发展趋势

5G，也就是第五代移动通信系统，是为了满足2020年后人们对移动通信的需求而提出的。根据以往的移动通信发展规律，5G跟4G相比，频谱利用率和能效将更高，资源利用率和传输速率将比4G提高一个量级，系统安全、传输时延、用户体验和无线覆盖等都将显著改善。5G通信将构成一个无所不在的通信网络，满足未来流量增加1000倍的需求。未来的5G系统将具有更加智能化，可以网络自感知、自调整等特点。

隨着移动通信技术的快速发展，世界大部分地区已经进入移动互联时代，4G技术已经成熟，各大运营商已经开始大力4G推广。高科技，总是未雨绸缪的，2013年开始，世界范围内开始进行5G的探索，2014年，很多国家把新一代通信系统的研发提升到国家战略高度。2013年年初，欧盟启动了METIS （mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society）项目，正式开始5G的研发，该项目由包括华为在内的29个参与方共同研发。韩国成立了5G技术论坛。我国在2013年6月和2014年3月启动了5G的一期、二期课题，这两个课题都属于国家的863计划。各个国家希望在2015年世界无线电大会前后就5G的频段、关键技术指标、应用需求和发展愿景达成共识，目前正就这些问题进行广泛的研讨。有望在2016年启动5G技术的标准化进程。

之所以各个国家都十分重视，因为移动互联网已经深深影响着人们的生活，未来将成为很多新兴业务的基础性业务平台，现在很多互联网业务也会慢慢的转移到移动端，以更简单方便的方式提供用戶。随着云计算及后台服务的广泛应用，对移动通信系统的传输质量和容量提出了更高的要求。5G就是与其他的无线通信技术密切衔接，为高速发展的移动互联网提供基础服务。专业的人士估计，5G将在三个维度上进行网络业务能力提升：

（1）通过新技术，资源利用率要比4G至少提升10倍。

（2）利用新的体系结构，使得整个系统吞吐率提高25倍。

（3）开发高频段、毫米波和可见光等频率资源，使得频率资源扩大4倍左右。

信息技术现在正处于变革时期，日新月异，5G技术将会有如下特点：

（1）移动互联网更注重的就是用户体验了，5G通信系统在技术创新的同时，将更加注重对虚拟现实、传输时延、交互游戏、3D等业务的支持。这些也是运营商抓住用户的关键，是衡量5G系统性能的关键指标。

（2）5G通信将突破传统移动通信的理念，将点到点的物理层传输和信道编译码扩展到多点、多用户、多天线、多小区协作组网。寻求大幅提升性能的方式。

（3）现在室内移动通信已经占据应用重要位置，5G将大幅优化室内无线覆盖性能。改变过去的“以大范围覆盖为主，兼顾室内”的理念。使得用户使用体验更加完美。

（4）现在我们主要使用的是低频段频谱资源，5G通信将更多的使用高频资源。过去由于高频段无线电穿透能力比较弱，所以没有被使用。5G将通过无线与有线的融合，光载无线组网等技术解决这一限制，获得更多的频谱资源。

（5）传统的无线网络由于配置固定，导致很多网络资源无法充分利用，造成浪费。5G将采用可“软”配置。运营商可以根据流量的动态变化来调整资源配置。这样既避免了资源浪费，有节约了网络运营成本。

二、5G若干关键技术

随着移动互联网发展，移动端的业务需求也急剧增加，对无线网络技术和传输技术都有很高的要求。在无线网络方面，网络架构和组网技术将会更加灵活，更加智能。网络架构会采用控制与转发分离的软件来控制，会使用统一的自组网和异构超密部署等技术。将在无线传输方面引入能进一步挖掘频谱效率提升潜力等技术，如先进的多址接入技术、多天线技术、编码调制技术、新的波形设计技术等。

超高效的无线传输技术和高密度的无线网络技术是5G通信系统的标志性技术，这两方面的技术是实现5G需求的关键。期中MIMO无线传输技术是传输技术的关键，大规模的使用有可能使频谱效率和功率效率比4G提高一个量级。目前该技术的问题是高维度信道建模与估计以及复杂度控制。全双工技术会提高移动通信的频谱利用率。而超密集网络也是5G研究者关注的重点，而网络协同与干扰管理是其实现的关键。

通信系统体系结构的变革将是5G发展的方向。扁平化SAE/LTE体系结构促进了移动通信系统与互联网的高度融合，这是现代移动系统的特点。未来移动通信的代表则是智能化、高密度和可编程。我们还可以通过把内容分发网络（CDN）向核心网络边缘部署来减少网络访问路由的负荷，大幅提高移动用户的体验。

三、结束语

按照移动通信的发展规律，5G 技术将在2020 年之后实现商用，其基本发展目标是满足未来移动互联网业务飞速增长的需求，并为用户带来新的业务体验。5G 技术的研究尚处于初期阶段，今后几年将是确定其技术需求、关键指标和使能技术的关键时期。5G 移动通信系统容量的提升将从频谱效率的进一步提高、网络结构的变革和新型频谱资源开发与利用技术等途径加以实现，将派生出一系列新的无线移动通信核心支撑关键技术。

参考文献：

[1]METIS. Mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society. In： EU 7th Framework Programme Project，https：//www.metis2020.com

[2]Wen T，Zhu P Y. 5G： A technology vision. Huawei，2013. http：//www.huawei.com/en/about-huawei/publications/winwin-magazine/hw-329304.htm

[3]Wang C X，Haider F，Gao X Q，et al. Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communication networks. IEEE Commun Mag，2014，52： 122–130

（作者单位：武汉科技大学国际学院电子信息工程系）