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浅谈5G移动通信技术摘要2013年12月，我国工信部正式向三大运营商发放4G牌照，4G在中国正式走向商用。在4G技术刚刚走向商用，全球4G建设部署方兴未艾之时，5G的研发工作已经如火如荼，2013年2月，欧盟宣布，将拨款5000万欧元，加快5G移动技术的发展，计划到2020年推出成熟的标准。三星表示，其5G网络已成功在28千兆赫（GHz）波段下达到了1Gbps，相比之下，当前的第四代长期演进（4GLTE）服务的传输速率仅为75Mbps。2013年4月8日博鳌亚洲论坛，中国移动战略决策咨询委员会主任王建宙表示，从全球情况来看，4G快速发展已成为现实，5G的研究也在快速展开和成熟。关键词5G、性能特点、发展动力、演进、无线传输、无线网络ABriefIntroductionoftheFifthGenerationMobileCommunicationAbstract：InDecember2013,ourindustryandissuing4GlicensesinChina,4GofficiallyintothecommercialformallytothethreeoperatorsMinistryofInformation.4Gtechnologyisonlyinbusiness,constructionrisingglobaldeploymentof4G,5Gresearchworkhasbeeninfullswing,inFebruary2013,theEUannounced50millioneurosinfundingtoacceleratethedevelopmentof5Gmobiletechnology,planstolaunchamaturestandard2020.Samsungsaidithassuccessfullyissued5Gnetworkto1Gbps28000MHzband(GHz),comparedtothecurrentfourth-generationLongTermEvolution(4GLTE)transferrateofserviceisonlyjust75Mbps.BoaoForumforAsia,April8,2013were,directorWangChinaMobilesaidthestrategicdecisionoftheAdvisoryCommittee,fromaglobalperspective,therapiddevelopmentof4Ghasbecomeareality,5Gresearchisstillintherapidexpansionandmaturation.KeyWords:5G,performancecharacteristics,thedevelopmentofdynamicevolution,wirelesstransmission,wirelessnetwork1、简要介绍二十一世纪以来，智能终端的普及以及移动业务应用的蓬勃发展，促使移动互联网呈现出爆炸式发展趋势，统计数据表明，无线业务流量以每年接近100%的速度增长，这意味着未来十年，无线数据流量将增长1000倍。数据表明，2020年后，现阶段正在部署的4G技术已经无法满足日益增长的移动互联网和物联网业务的发展需求。这正是5G发展的主要驱动力，未来的5G将服务于人们日常学习工作生活的方方面面，如：无线支付、移动办公、智能家居、位置服务、远程医疗等等。同时，也将与电网、交通、医疗、家居等传统行业深度融合，衍生出大量以物为主体的终端。这些都对未来的5G的性能指标提出了更多，更高的要求，与4G相比，除了速率、时延等传统的空口性能指标需要进一步提升外，还需要考虑用户体验速率、连接数密度、频谱效率、能效以及成本等进一步体现5G系统的先进性的指标。1.1频带利用率高在5G移动通信技术中，高频段的频谱资源将被应用的更为广泛，但是在目前科技水平条件下，由于会受到高频段无线电波的穿透能力影响，高频段频谱资源的利用效率还是会受到某种程度的限制，但这不会影响光载无线组网、有线与无线宽带技术的融合等技术的普遍应用。1.2.通信系统性能有很大提高传统的通信系统理念，是将信息编译码、点点之间的物理层面传输等技术作为核心目标，而5G移动通信技术的不同之处在于，它将更加广泛的多点、多天线、多用户、多小区的相互协作、相互组网作为重点的研究突破点，以大幅度提高通信系统的性能。1.3.设计理念先进在通信业务中，占据主导地位的是室内通信业务的应用，5G移动通信系统的优先设计目标定位在室内无线网络的覆盖性能及其业务支撑能力上，这将改变传统移动通信系统的设计理念。1.4.能耗和运营成本降低5G无线网络的“软”配置设计，将是未来该技术的重要研究、探索方向，网络资源可以由运营商根据动态的业务流量变化而实时调整，这样，可以有效降低能耗和网络资源运营成本。1.5主要的考量指标5G通信网络技术的研究，将更为注重用户体验，交互式游戏、3D、虚拟实现、传输延时、网络的平均吞吐速度和效率等指标将成为考量5G网络系统性能的关键指标。1.65G移动通信技术的优点5G移动通信技术，作为最新一代的移动通信技术，其应用必将大大提高频谱利用效率及其能效，在资源利用和传输速度效率方面较4G移动通信技术能提高至少一个等级，在系统安全、传输时延、用户体验、无线覆盖的性能等各个方面也将得到显著的提升。5G移动通信技术结合其他无线通信技术后，将构成新一代高效、完美的移动信息网络，可以满足未来十年的移动信息网络的发展需求。不久的将来，5G移动通信系统一定程度上还将具备较大的灵活性，实现自我调整、网络自感知等智能化功能，可以有充分的准备应对未来移动网络信息社会的不可预测的飞速发展。2、主要推动力2.1互联网的快速发展移动互联网的快速发展是推动5G移动通信技术发展的主要动力，移动互联网技术是各种新兴业务的基础平台，目前现有的固定互联网络的各种服务业务将通过无线网络的方式提供给用户，后台服务及云计算的广泛应用势必会对5G移动通信技术系统提出较高的要求，尤其是在系统容量要求与传输质量要求上。5G移动通信技术的发展目标主要定位在要密切衔接其他各种无线移动通信技术上，为快速发展的网络通信技术提供全方位和基础性的业务服务。就世界各国的初步估计，包括5G移动通信技术在内的无线移动网络，其在网络业务能力上的提升势必会在三个维度上同步进行：第一，引进先进的无线传输技术之后，网络资源的利用率将在4G移动通信技术的基础上提高至少10倍以上；第二，新的体系结构（如高密集型的小区结构等）的引入，智能化能力在深度上的扩展，有望推进整个无线网络系统的吞吐率提升大概25倍左右；第三，深入挖掘更为先进的频率资源，频谱资源是推动移动通信与信息产业发展的核心资源，4G时代频谱资源已经很紧缺，未来的5G不得不考虑这个严峻的问题，故需要深入挖掘更为先进的频率资源，比如可见光、毫米波、高频段等，使得未来的无线移动通信资源较4G时代扩展4倍左右。为了提升5G移动通信技术的业务支撑能力，其在网络技术方面和无线传输技术方面势必会有新的突破。在网络技术方面，将采用更智能、更灵活的组网结构和网络架构，比如采用控制与转发相互分离的软件来定义网络架构、异构超密集的部署等。在无线传输技术方面，将会着重于提升频谱资源利用效率和挖掘频谱资源使用潜能，比如多天线技术、编码调制技术、多址接入技术等等。2.2商业发展技术与商业发展是相辅相成的关系有时候是技术推动商业发展，有时候是商业竞争推动技术进步。在韩国，引入5G的一个主要原因就是助推经济发展，通过5G，韩国政府希望能够加大韩国运营商与制造商的投资和合作，实现国家基础设施设备业的发展。而在国内，运营企业和知名设备制造商对此也是摩拳擦掌，以期取得市场先机。据了解，华为早在2009年就启动了5G研究，并表示将在2013年~2018年间至少投资6亿美元进行5G研发。3、5G的演进路线目前，4G已经进入规模商用阶段，5G是继4G后新一代的移动通信技术，从移动通信发展现状以及技术、标准与产业的演进趋势来看，未来5G移动通信技术的演进存在三条重要的演进路线，分别为以LTE/LTE-Advanced为代表的蜂窝演进路线、WLAN演进路线和革命性演进路线。3.1LTE/LTE-AdvancedLTE/LTE-Advanced已经是事实上的全球统一的4G标准，由于LTE的大规模技术革新已经大量使用了近20年来学术界积累的先进信号处理技术，如OFDM，MIMO，自适应技术等，在继续完善技术应用的同时，LTE-Advanced的技术发展将更多地集中在RRM（无线资源管理）技术和网络层的优化方面。并将会在5G阶段继续演进。在产业化方面，LTE在全球范围内的商用化进程在不断加快。标准化方面，虽然由于LTE与现有3Gpp版本存在版本兼容性差，导致4G商用在LTE方面需要投入较大的部署成本和较长的普及时间，但是3GPPR12版本的标准化工作正在对小小区增强技术、新型多天线技术、终端直通技术、机器间通信等新技术开展研究和标准化工作，新技术的投入带来的是更快，更好的LTE版本完善。随着更多的先进技术融入到LTE/LTE-Advanced技术标准中，给蜂窝移动通信带来了强大的生命力和发展潜力。3.2WLAN无线局域网（WLAN）是当今全球应用最为普及的宽带无线接入技术之一，拥有良好的产业和用户基础，巨大的市场需求推动了WLAN技术的发展，大量的非授权频段也给WLAN技术提供了巨大的发展空间。在强大的市场需求推动下，WLAN与移动通信系统逐渐走向全方位的融合，在终端方面，WLAN已成为智能手机的必备功能，智能手机支持手机流量和WLAN之间的自动切换。在网络方面，越来越多地厂商开始提供完整地“蜂窝+WLAN”解决方案，实现了WLAN和蜂窝资源共享，不仅方便网络部署、运营、管理和维护、也可节约大量开支。由此可见，在移动数据业务快速增长的有力推动下，WLAN与移动通信走向广泛深入地融合已是未来的趋势，也许会在5G发展中出现根本性的变化。目前，IEEE已经启动了下一代WLAN标准“High-efficiencyWLAN”的研究，将进一步提升运营商业务能力，推动WLAN技术与蜂窝网络的融合。3.3革命性技术此外，我们还应当特别关注可能出现的革命性5G技术。从蜂窝移动通信的演进路线来看，每一代演进都有革命性技术出现，从2G的GSM到3G的CDMA，再到4G的OFDM，那么，5G是否会出现新一代的革命性技术，而这种革命性技术是否需要与LTE演进采用不同的技术路线，进而产生新一代的空中接口技术，将成为我们重点关注的内容。4、5G关键性技术为提升其业务支撑能力,5G在无线传输技术和网络技术方面将有新突破。在无线传输技术方面,将引入能进一步挖掘频谱效率提升潜力的技术，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;在无线网络方面,将采用更灵活、更智能的网络架构和组网技术,如采用控制与转发分离的软件定义无线网络的架构、统一的自组织网络(SON)、异构超密集部署等。5G移动通信标志性的关键技术主要体现在超高效能的无线传输技术和高密度无线网络(highden-sitywirelessnetwork)技术。其中基于大规模MIMO的无线传输技术将有可能使频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级,该项技术走向实用化的主要瓶颈问题是高维度信道建模与估计以及复杂度控制。全双工(fullduplex)技术将可能开辟新一代移动通信频谱利用的新格局。超密集网络(ultradensenetwork,UDN)已引起业界的广泛关注,网络协同与干扰管理将是提升高密度无线网络容量的核心关键问题。体系结构变革将是新一代无线移动通信系统发展的主要方向.现有的扁平化SAE/LTE(systemarchitectureevolution/longtermevolution)体系结构促进了移动通信系统与互联网的高度融合,高密度、智能化、可编程则代表