劉超

摘要：移動互聯(lián)網和物聯(lián)網業(yè)務的迅猛發(fā)展推動了第五代移動通信技術（5G）商業(yè)化進程，作為4G時代的接替者，它具有低成本、低能耗、低延遲和安全可靠的特點，以適應新時代移動通信行業(yè)的新需求。該文首先對其特點和關鍵技術進行分析，其次對其發(fā)展進程和研究動向進行討論，最后對其發(fā)展前景進行了展望。

關鍵詞：5G；移動通信；技術；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）22-0257-02

第五代移動通信技術（5G）是4G移動通信技術的延伸。自上世紀80年代第一代通信技術（1G）被提出，通信技術的更新?lián)Q代就再也沒有停止過，第一代通信技術主要通過模擬信號傳輸數據。第二代移動通信技術（2G）將智能技術應用其中，使得通信水平有了質的飛躍。第三代移動通信技術（3G）的采用最前沿的智能信號處理技術，為用戶提供高速上網服務。第四代移動通信技術（4G）彌補了3G資源浪費的缺陷，并且可以提供高質、高速的圖像和視頻傳輸服務。5G移動通信技術不僅在速度上有了大幅度的提升，而且在技術上也有了重大改變，它既不是單一的技術演進，也不是幾個全新技術的組合，而是將多種技術進行融合，以滿足不同的需求，是一個真正意義上的融合網絡。

5G移動通信技術本著“用戶為中心”的理念，旨在提升用戶體驗。這使得它具有以下特點：1）速度快（如表1所示）；2）能耗低；3）時延短；4）頻譜效率高；5）可靠性高；6）數據吞吐量大；7）聯(lián)網設備范圍廣。

1 5G移動通信技術的關鍵技術

5G移動通信技術包括很多重要技術，但其關鍵技術主要體現(xiàn)在兩個方面：無線傳輸技術和無線網絡技術。

1.1 無線傳輸技術

在5G移動通信技術的發(fā)展過程中，頻譜效率逐漸被重視起來，進而引入了大規(guī)模MIMO技術（即多入多出技術）。MIMO技術是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量，這種多天線技術可以明顯提高系統(tǒng)頻譜和傳輸的可靠性。同時，通過增加天線的數量，還可以大幅度的提升系統(tǒng)容量。傳統(tǒng)的LET系統(tǒng)中，天線數量不能超過4根，在LET-A系統(tǒng)中，天線數量不能超過8根，而有源多天線技術，可支持的協(xié)作天線數量將達到128根。大規(guī)模MIMO技術有以下優(yōu)點：1）空間分辨率較高；2）頻譜效率高；3）將波束集中在一定范圍，可以減少干擾；4）天線數量夠多時，線性編碼和檢測可以達到最優(yōu)狀態(tài)。這些都對提升用戶體驗提供了技術支持。

1.2 無線網絡技術

5G移動通信網絡包括多種無線接入技術，例如，4G、5G、LTE、WLAN等，為了處理好多種無線接入方式并存的問題，人們提出了超密集異構網絡技術和自組織網絡技術的概念。超密集異構網絡技術，拉近了終端和節(jié)點之間的距離，進而擴展了網絡覆蓋范圍和系統(tǒng)容量，同時也提升了頻譜效率。但是由于節(jié)點距離的減少，使得網絡部署更加復雜，容易出現(xiàn)不兼容的問題。同時也會帶來很大的干擾，減低網絡能效。自組織網絡技術，是指增強網絡的自組織能力，使網絡可以進行自規(guī)劃、自配置、自優(yōu)化和自愈合等操作。這種技術可以有效地減少人力資源和運行成本的浪費。改善傳統(tǒng)移動通信網絡依靠人工方式完成網絡部署和運維的現(xiàn)狀，提升了系統(tǒng)的智能性。

2 5G移動通信技術的發(fā)展趨勢

2.1 5G移動通信技術的發(fā)展進程

過去的40多年里，移動通信技術迅猛發(fā)展，隨著業(yè)務需求的增加，人們一直在追求一種高性能的移動通信網路。2012年，歐盟正式啟動了METIS項目，同時還啟動了規(guī)模更大的5G-PPP科研項目，旨在確立歐盟在5G領域的主導地位。英國政府聯(lián)合多家企業(yè)在Surrey大學成立5G研發(fā)中心，致力于5G技術的開發(fā)和研究。在亞洲，2013年，韓國啟動了“GIGA Korea”5G項目。2014年，日本成立了“2020 and Beyond AdHoc”特別討論會，研究2020年及以后的無線通信系統(tǒng)，計劃在2020年東京奧運會前實現(xiàn)5G商用。2015年，韓國推出了以5G發(fā)展總體規(guī)劃為主要內容的“未來移動通信產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”，決定在2020年全面推出5G商用服務?？梢?，5G移動通信技術已經成為全球移動通信領域的研究熱點。

在移動通信行業(yè)飛速發(fā)展的今天，我國也緊跟世界腳步，相繼啟動了3G和4G移動通信863重大研究計劃，在分布無線組網基礎理論方面做出了一系列重大研究成果，所倡導的TD技術也入選國際標準，國內的華為、中興等移動通信企業(yè)也在全球產生了一定的影響力。2013年初，我國成立了IMT-2020推進組，專門從事5G移動通信技術的研究和開發(fā)工作。中興作為該推進組的核心成員，擔任IMT-2020IEEE工作組主席、IMT-2020網絡技術工作組的副主席等重要席位，并牽頭了多個子工作組的研究工作。同年6月，國家863計劃啟動了5G移動通信系統(tǒng)先期研究一期重大項目。項目共設立7個課題，主要由北京郵電大學、清華大學、電信科學技術研究所和華為公司等知名高校和知名企業(yè)牽頭承擔。國家973計劃也部署了移動網絡體系創(chuàng)新的研究課題，可見我國對5G移動通信技術研究與開發(fā)的重視程度。

2.2 5G技術未來的主要研究方向

國際電信聯(lián)盟（ITU）于2013年開始部署5G需求、頻譜及技術趨勢的研究工作，計劃在2016年完成技術評估方法研究，2018年完成IMT-2020標準征集，2020年最終確定5G標準。業(yè)內人士表示，未來5G技術的研究方向將主要集中在10大方面：1）密集網絡；2）終端間直接通信（D2D）；3）互聯(lián)網技術直接應用于5G；4）與WIFI聯(lián)合組網；5）新型網絡架構；6）新型多天線多分布式傳輸；7）將新型信號處理、調制編碼技術應用在5G上；8）高頻段的通信；9）頻率共享；10）網絡智能化。這些都將成為5G移動通信技術飛速發(fā)展的重要驅動力。

3 展望

2020年，5G移動通信技術將被投入商業(yè)，以適應未來移動數據爆炸式增長的業(yè)務需求，這也標志著5G時代的開始?！靶畔㈦S心至，萬物觸手及”，是我們對未來5G時代的美好愿景。5G時代的來臨，將滿足人們對虛擬現(xiàn)實、智慧城市、物聯(lián)網、高清視頻下載等方面的新需求。1秒鐘下載一部高清電影將不再是夢想，3D交互體驗將更加逼真，人們通過互聯(lián)網云平臺，可以實時掌握城市中一切聯(lián)網物體的位置及相關信息?？梢灶A見，在未來，6G時代、7G時代、8G時代、9G時代、10G時代等都將紛至沓來，人們的生活方式也將發(fā)生翻天覆地的變化。

參考文獻：

[1] 趙棟梁.對5G移動通信發(fā)展的思考[J].信息通信，2015（9）.

[2] 李革.我國5G移動通信的關鍵技術與發(fā)展趨勢[J].科技傳播，2016（1）.

[3] 姚宏杰.5G移動通信的關鍵技術及其進程[J].通訊世界，2015（6）.

[4] 趙國鋒，陳婧，韓遠兵，等.5G移動通信網絡關鍵技術綜述[J].重慶郵電大學學報：自然科學版，2015（4）.

[5] 尤肖虎，潘志文，高西奇，等.5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學：信息科學，2014（5）.