浅谈5G关键技术及未来展望.docx

?

?

浅谈5G关键技术及未来展望

?

?

袁云佳

摘??要：随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，移动通信成为人们日常关注的焦点之一。目前，新一代的5G技术（第5代移动通信系统）正在大力发展中，国内也逐渐推出了几款5G手机，开放了部分5G试点城市。5G技术的出现不仅是速度提升的体验，将来更会渗透各行各业，很大程度上改变人们的生活习惯。结合国内外近年来的发展形势，文章对5G技术的概念及发展现状与未来展望进行了简要的介绍。

关键词：5G技术;应用;发展

如果把2G，3G，4G比喻成单车、汽车和飞机，那么5G就如同火箭。现今，国内4G网络已经基本实现了全面覆盖，满足了广大用户的家庭网络电视播放、高清视频通话等娱乐社交的需求，给人们的生活带来了极大的便利。但是为了追求更高速的数据传输，与全新的时代接轨，4G网络已经不足以胜任了。所以现在国内外的电信运营商、设备商都纷纷开启了5G项目的研究与开发。2012年11月欧盟出资了2700万欧元支持5G项目（MobileandWirelessCommunicationsMETISEnablersfortheTwenty-Twenty（2020）InformationSociety）的研究。2013年，韩国、日本无线行业企业协会（AssociationofRadioIndustryBusinesses，ARIB）分别成立了5GForum和2020andbeyondAd-Hoc。国内的工业和信息化部、发改委和科技部也共同成立了IMT-2020推进组。目的都是为将来第5代移动通信系统的发展打下良好的基础。未来，5G技术会为“万物互联（“人与物，物与物”）”、智能交互、人们生活全面智能化提供无限可能[1]。

1??5G技术概念

5G作为4G的延伸，又称为第5代移动通信技术。5G的概念最早是在2001年由日本的NTT公司所提出，而我国则是于2012年的中國国际通信大会才开始提出。现在国际上虽然还并没有5G通信技术统一的制式标准，但是其相关的概念和发展趋势都已经受到了许多业界的认可。

与4G相对比，5G技术在完全实现后会具有非常高的频谱利用率与能效，传输速率和资源的利用率会提升量级。其无线覆盖性能、传输时延和用户体验也会随之明显提高。当然5G的出现并不意味着4G就要被淘汰了，相反5G技术还会与现在的4G技术更加密切结合，共同构成一个新的网络体系架构，满足不同层次的技术需求，减少不必要的资源浪费。与此同时5G的应用范围也会进一步扩展，成为几乎所有智能产品和M2M通信等的重要指标之一，而且未来5G系统还将拥有相当的灵活性、自我感知和调节等能力，以应对新时代的快速变化与发展。目前国内外都在对5G的发展路线、应用场景、频段选择、关键技术等进行热议，在2015年世界无线电大会前后达成统一共识，并在2016年开始着手标准化相关的进程[2]。

5G无线通信技术实际上就是超级无线互联网网络，拥有以“ms”作单位的超低延迟，可以在每平方公里连接数百万的设备。在发展过程中实现5G的关键技术主有以下几种。

1.1?毫米波

毫米波是波长范围在1～10mm，频率在30～300GHz的一种无线电波。以前的移动通信工作频段都基本在3GHz以内，已经对频谱资源的占用造成拥挤的现象。现在采用的高频段无线电波资源则较为丰富，能有效地缓解频谱资源紧张的状况，还能实现短距离高速通信，支持5G的容量还有传输速率等需求。但是毫米波也存在一些问题，即其只能短距离的传输、穿透和绕射能力也较差、还会受到恶劣天气的影响。所以要将毫米波频段应用在5G技术的服务上，仍需要进一步的研究和完善。

1.2?大规模MIMO技术

现在多入多出系统（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）技术已经在长期演进（LongTermEvolution，LTE）、无线局域网（WirelessLocalAreaNetworks，WLAN）等服务有着广泛的应用。从理论层面来说，布置的天线越多，频谱的效率和传输的可靠性也会随之提高。近些年来，MIMO技术一直被广泛关注，从无源到有源，从二维过渡到三维，更从高阶的MIMO到大型的天线阵列不断升级，频谱效率也可能因此提升10倍之多。所以MIMO技术也是5G的一个重点研究方向。

1.3?高带宽传输

通过香农定律可以得知，信道容量和带宽、信噪比成正比。因此要让5G拥有高速率的数据传输能力就得有更大的带宽。而频率越高，带宽就越大，信道容量就越高。所以，高带宽传输成为5G的最佳选择。

1.4?新型空中接口技术

为了让应用更具灵活性，频谱有更高的利用率，专家们都认为5G通信应该采用与4G截然不同的空中接口技术。目前研究最为主要的包括非正交多址接入