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摘要：
第五代移動通信技術5G(fifth-generation)是由于目前4G移動通信網絡無法滿足在信息技術和網絡技術的迅猛發展情況下人們對未來移動通訊業務迅猛增長的需求，而正在研發的新一代的能力更強勁的無線移動通信技術。文章主要研究了第五代移動通信技術發展方向、特點和關鍵技術。
關鍵詞：
移動通信；第五代；5G；關鍵技術
1概述
在信息技術的迅猛發展和智能終端的大規模普及的狀況下，人們對移動通信服務的要求在不斷提升，全球移動通信網絡的數據流量每年在以翻倍的速度激增。移動通信業根據目前移動通信的發展速度作出預測，全球移動通信網絡的數據流量到2020年時將達到2015年時的10倍（預計達到300Eb），并隨著物聯網以及移動M2M聯接（指支持無線系統與類似設備進行通信的應用）的高速發展，聯網終端設備數目到2020年時將達到2015年的5倍之多（預計達到500~1000億臺）。對于未來的移動通信網絡數據業務的更高要求，目前的第四代移動通信系統(4G)明顯不能滿足其要求，這使得全球移動通信業開始著手研究發展更加迅速、更具效率、更智能化的下一代移動通信技術———第五代移動通信技術(5G)。
2移動通信網絡的發展
按照用戶的需求和技術的發展，移動通信網絡發展分為多個階段，每一次的發展換代都為移動通信帶來了巨大的變革。第一代移動通信技術———1G以模擬技術為基礎開展了最初的僅限語音的蜂窩電話標準，建立了移動通信的基本結構；第二代移動通信技術———2G改變了通訊技術：從模擬技術轉向數字技術，2G系統基于電路交換架構，能夠進行窄帶數據通訊，能為用戶提供除語音通信外的短信和低速率數據業務，傳輸速度很慢。第三代移動通信技術———3G是一種基于分組交換的網絡，能夠同時將聲音及數據信息以幾百kbps以上的速率的傳送。第四代移動通信技術———4G是基于IP協議的高速移動通信網絡，擁有比3G更快的速率，并且有VoLTE通訊技術。隨著高性能應用對數據率需求的日益增長，人們對下一代移動通訊網絡———5G產生了越來越濃厚的興趣。
35G移動通信技術
3.15G通信發展方向
移動通信網絡的迅猛發展是推動5G移動通信發展的主要動力。5G移動通信技術的主要發展方向將是與其他移動通信技術密切銜接，為移動通信網絡的高速發展提供全面的基礎性服務。按照當前移動通信業的發展來看，未來的無線移動通訊網絡（包含5G在內）業務能力的提升會在三個維度上同時改進：①研究發現新的無線傳輸技術，在4G的基礎上把資源利用率提高至少10倍；②通過加入新的體系結構（如更加密集的小區結構等）和更加完善的智能化能力將整個移動通訊系統的網絡吞吐率提高約25倍；③繼續研究尋找新的頻率資源（如高頻段、毫米波與可見光等），將未來的移動通信系統的頻率資源擴大到目前的4倍。
3.25G移動通信技術的特點
未來的5G移動通訊網絡比起當下4G網絡，數據流量會增長1000倍，聯網的設備終端會擴大100倍，達到600~1100億臺，峰值速率將要提升10倍，即至少到10Gbit/s，并且在某些特殊情況下，單獨某個用戶的單鏈路速率需要高于10Gbit/s。而在一般狀況下，只有極少數用戶達不到10Mbit/s以上的速率。由于5G移動通訊網絡的數據流量大、終端設備數目多，與4G網絡相比就會發現頻譜資源不足這一問題，因此5G網絡就必須將平均頻譜效率提升五至十倍才能達到滿足要求。同時，5G將具有時延短和可靠性高的特點，能夠滿足用戶隨時隨地的網絡在線服務，極大地降低用戶時延和控制時延，并對于重大業務端到端服務可靠性必須提升到99.99%以上。
3.35G移動通信技術的關鍵技術
5G移動通訊網絡需要在無線傳輸技術和無線網絡技術方面有新的進展才能滿足其更進一步的業務要求。現在5G移動通信系統仍處于研究開發階段，但是無線傳輸技術需要更高的效能、無線網絡技術需要更高的密度是業界和學術界都普遍認可的5G移動通信系統的關鍵技術。而這具體應該包含以下幾個方面：①在無線傳輸技術方面,將不斷發掘能提升頻譜效率潛力的技術,如先進的高頻段傳輸技術、多天線傳輸技術、同時同頻全雙工技術、新的波形設計技術等；②在無線網絡技術方面,將運用更加智能和靈活的網絡架構和組網技術,如新型網絡架構技術、密集網絡技術、智能化技術等。
3.3.1高頻段傳輸技術
如今的移動通信技術主要在3GHz以下的頻段工作，隨著用戶數目的不斷增加會使得頻譜資源變得擁擠甚至不足。然而在高于3GHz的高頻段，如頻率范圍為26.5~300GHz的毫米波段，可利用的帶寬高達273.5GHz，是目前主要工作頻段帶寬的近10倍。如果采用毫米波段，5G移動通訊技術在終端容量和傳輸速率等方面的要求將會得到滿足。
3.3.2新型多天線傳輸技術
作為5G移動通訊技術重要研究方向之一的多天線傳輸技術，能夠將頻譜利用率提高到4G網絡的幾十倍以上。目前業界和學術界正在研究大規模天線信道的測量與建模、陣列設計與校準、導頻信道、用戶空分多址(SDMA)、碼本及反饋機制等問題，用來降低通訊系統網絡能耗以及增強信號覆蓋能力。
3.3.3密集網絡技術
5G網絡的數據流量將是4G的1000倍，是一個寬帶化、多元化、綜合化和智能化的網絡。要想達到這個目標有兩種途徑：一是為了獲取更高的室外空間增益而在宏基站處建立大規模天線，二是為了同時滿足室內和室外的數據需求而增加更多的密集網絡。由于室內和熱點地區將是未來5G移動通信網絡的數據業務主要分布地點，研究人員研究發現超密集網絡是提高數據流量的重要技術。超密集網絡由于極大縮短了輸入端和輸出端之間的實際距離，所以增強了網絡覆蓋能力，提高了終端用戶的性能，巨大的增加了系統容量。
3.3.4智能化技術
在5G移動通信系統中，中心網絡將會是云計算平臺，由一個大型服務器組成；基站具有云計算和大數據存儲功能；它們由路由器及交換機網絡相連接。路由器及交換機網絡具有數據交換功能，基站會智能的將特別大或不能及時處理的數據將提交到中心網絡通過云計算去處理。
4結語
當前全世界5G移動通信系統的技術研究都尚處于初期階段，接下來的幾年將經歷確定其技術需求、標準化、外場試驗等過程，按照移動通信的發展規律，5G將在2020年之后實現商業應用。隨著不斷深入的研究，5G關鍵技術必將取得突破性的進展，從而推動全球的信息化發展和經濟增長。
作者：李俊 單位：桂林電子科技大學
參考文獻：
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