浅谈5G移动通信

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【摘 要】4G应用方兴未艾，5g战场硝烟已起。在中国通信运营商大力推广4G的当口，日前，有消息称，华为已投入6亿美元资金用于5G技术的研发，意在抢占行业制高点。国外通信巨头爱立信等企业也不甘示弱，纷纷在技术研发及专利布局上展开较量，着力于打造统一的行业标准。

【关键词】5G移动通信 5G的关键技术 5G的应用等

1 引言

从仅能实现语音通话的AMPS（1G）；保密性强、频谱利用率较高、提供多种业务、针对语音通话设计的GSM（2G）；通过引入分组无线服务实现更多业务的服务的GPRS（2.5G）；语音业务为主的多媒体数据通信从而实现全球无线大面积覆盖的WCDMA、cdma2000、TD-SDMA（3G）；高速高分辨率并且服务资费更低IMT-Advanced（4G）；到应用范围更广，安全性极高，速度极快的5G移动通信的过程是一个不断演变的过程，它们同时存在。移动通信的数据传输速率更是发生了从2G的20-200Kb/s到5G的150M/s的惊天变化。

2 5G移动技术概述

5G是第五代移动通信技术的简称，与以往的四代移动通信技术不同的是5G并不是独立存在的，也不是全新的无线接入技术，而是在前4代的基础上增加一些无线接入技术而形成的，并实现与2G、3G、4G网络的共存。简而言之，5G是一个真正的融合网络。

据预测，在2020年的数据流量需求将比2010年的增长至少一千倍。所以更需要一个与其相适应的移动通信技术，5G通信技术便应运而生。2015.2国际电信联盟正式启动研究5G标准的工作，预计会在2020年左右完成标准的制定。全球有望公用一个5G标准，这会是一个跨时代的壮举。

3 5G的优势在哪？

虽然4G网络在数据信息处理和传输速度上基本上达到了理想状态，但是还是有一定的差距的，5G在这方面体现出更大的优势。

（1）容量：5G通信技术将比4G通信技术实现在单位面积内移动数据流量增长1000倍。 （2）传输速率：5G通信的峰值传输速率将到达10Gbps，4G为100Mbps左右，也就意味着大部分用户的数据速率提升10到100倍，端到端的时延也将缩短5倍。（3）可接入性：低功率、低功耗MMC的电池持续时间延长10倍，更有利于低能环保。（4）技术融合：高频谱资源会更多的应用于5G移动通信技术，高频段的无线电波受到穿透能力的限制，无线与有线技术的融合、光载无线组网等技术会被更多的应用于5G通信。（5）统一标准：5G有望使全球共用一个标准，4G虽然开启了移动通信标准的融合，但是在TD-LTE和FDD-LTE之间竞争。

4 5G移动通信的关键技术

4.1高频段传输

以往四代移动通信的传统工作频段主要集中在3GHz以下，这就造成这段频谱十分的拥挤，而高频段尚未得到开发，高频段（如毫米波频段）的可用频谱资源十分的丰富，如果高频段的频谱得到开发那么就会有效的缓解低频段频谱拥挤的问题，可以更快速的短距离通信，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发展趋势，大量的可用带宽、小型的天线和机器设备、较高的天线增益是发展高频段移动通信的优点。但是高频段传输也有缺点，列如传输的距离短、绕射和穿透的能力差、天气影响较大，这些问题都有待进一步的解决。

4.2 新型多天线传输技术

多天线技术经历从无源到有源，从2D（二维）到3D（三维），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量达到128根。此外，2维的天线阵列将发展成三维天线阵列，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。

4.3 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俩种，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了重视，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信号，可以提高频谱的利用率。

全双工技术仍存在许多问题，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。

4.4 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信的新型技术，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。

4.5 新型网络架构

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

4.6 密集和超密集组网技术

5G朝着宽带化、综合化、智能化、多元化的方向发展。随着各种智能终端的大量普及，数据流量的需求便会与日俱增。未来的数据服务业务会主要集中在室内，这就要求有密集和超密集的组网技术才能与之相匹配。密集和超密集组网技术能够大幅度的提升系统容量，改善覆盖问题，对数据业务进行粉瘤，提高频谱的复用率。

5 5G的发展现状

5.1 国外的发展状况

（1）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的进展，可在一秒钟之内下载一部影片。（2）欧盟：欧盟成立METIS并投资2700万欧元进行5G通信技术的研究。（3）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的记录，一秒钟可下载30部高清影片。

5.2 我国5G通信技术的发展现状

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研究上不会扯后腿。在13年初在政府部门的大力支持下，我国成立了5G研究小组，争取在2020年可以使用，扩大我国在通信技术领域的国际影响力。

6 结语

根据移动通信技术的发展规律，5G通信技术将会在2020年使用，5G的主要目的是为了适应飞快发展的互联网还有巨大的数据业务需求。如果5G研制成功，全球有望共用一个标准，与前四代移动通信技术兼容，是一个真正融合网络，5G将是一个跨时代的壮举。

参考文献：

[1]陶小峰.《4G/B4G关键技术及系统》.

[2]李建东.《移动通信》.