5G技术与应用

作者：李佶 蒋雷敏

来源：《消费电子·下半月》2014年第07期

摘 要：移动通信已经过四代发展，眼下4G发展方兴未艾，5G帷幕逐渐拉开。虽然4G已经大大提高用户体验，但仍然不够，这就推动了5G的发展。本文对5G的背景作简要介绍，从5G技术目标开始，分析关键技术及技术趋势，探讨5G的应用。 关键词：5G；背景；技术；趋势；应用

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 14-0000-01 一、5G简介

移动通信从第一代发展到第四代，每一代都有自己技术上的革新。第一代模拟蜂窝技术，第二代以TDMA和FDMA为主的數字蜂窝技术，都是以语音通信为主的。第三代以CDMA为主要特征支持宽带数据业务，第四代同样支持宽带数据业务，不同的是以OFDM和MIMO为主要特征。

4G技术已经使数据速率得到了一个很大的提高，能实现静止时1Gb/s级的速度和移动时100Mbit/s级的传输速度，达到影像画面清晰，无停止抖动的效果，但这样仍然不够。[1]5G将实现比4G快1000倍的网络，用户下载一部完整电影需要的时间不到1秒。

爱立信Afif Osseiran博士认为：5G应该是通过现有无线技术演进和开发补充性的新技术，来构建长期的网络社会。5G以体验为中心，集成多种无线接入技术，满足用户不同的需求。5G时代移动数据量将有1000倍的增长，并以低成本和可持续发展的方式来完成。[2] 达到一定速率后，传输对体验的影响已经不大，稳定性以及如何在不同应用场景中自由切换成为有待解决的问题。

5G将面临的挑战主要有：网络灵活性和可扩展性有待增强；多制式和多模式网络的联合运营；降低网络建设及维护成本。[3]

对于5G目标方向，专家基本达成了共识，包括速率进一步提高、体验更佳、成本更低、灵活性好、覆盖更全面、环境更友好。 二、5G无线通信技术发展趋势

虽然关于5G的技术研究已经开启，但还处在初级阶段，对移动通信系统来讲，技术方面面临巨大挑战。 （一）技术目标

技术目标包括几个方面，主要是：提高传输速率、降低时延、提升连接设备密度、提升流量密度、增强移动性。[4] （二）关键技术

（1）新型多天线技术。多天线技术有利于频谱效率提高，5G采用空间分集方式，引入有源天线陈列，可支持多用户波束智能赋形，减少用户间干扰。还有天线的定位功能，高速波束跟踪等技术，都将应用于实际。

（2）高频段传输。传统的移动通信主要频段在3GHz以下，频谱资源已十分拥挤。与之对比，高频段的频谱资源很丰富，有效缓解频谱紧张现状，同时实现极高速短距离通信。 （3）同时同频全双工。全双工技术可实现同一时隙和频率上同时发送和接受信号，提高1倍效率，使频谱的分配使用更灵活。但由于收发信号的功率差、小区同频干扰等问题，应用难度很大。

（4）新型网络架构。包括传统蜂窝网络的电信类业务，5G还支持移动互联网类业务，M2M类业务，它可能采用C-RAN接入网架构。C-RAN是基于集中化处理，协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。它能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，便于维护，减少运营支出。[5] （三）发展趋势

5G的发展需要融合现有的设备、资源，用好以LTE为主的技术，同时不断探求新的频率及使用方法，力求以最低的成本实现最高的价值。当然，长期的发展，创新必不可少。[6]总而言之，5G的发展离不开融合、演进、创新。 三、5G应用

现今社会，移动服务广泛普及，带来了移动、无线流量的激增。应用场合多样化，需求多样化，信息量爆炸性增长，都使得高效安全地访问共享信息十分重要。5G应用一方面是以人为基础的通信；另一方面是物与物之间的通信。 （一）超高速的数据传输存储

5G的下载速度可以达到3.6G/s，远远超过硬盘读写的速度。4G已足以满足高清视频、高质量音乐等大数据传输的数据业务，而5G将大大提高存储空间、优化安全服务，带来更多数据业务。移动终端设备上，5G由于高速无线传输，节省存储空间，也丰富了硬件外设装置。 （二）用户业务需求的提升

用户不管在何地，都需要确保能够随时保持良好通信，即使是在人口密集的地方也不希望移动互联出现差异。高清视频到各种小应用，商务区到住宅区移动，5G希望在流量变化、地域迁移、时延以及可靠性方面符合标准。[7]5G将致力于满足用户各种需求，提供无所不在的智能信息服务。

（三）高兼容性的网络融合

高兼容性促进网络融合，减少维护费用，降低成本。未来5G将更加促进网络融合：一方面是电信网、广播电视网、互联网融合，给人们生活带来巨大便利；另一方面是2G、3G、4G的网络融合，共享资源，语音业务与数据业务均衡发展，最低成本实现最大效益。[8] 四、结束语

随着新需求和新技术的不断出现，5G成为移动通信的主导技术已是必然趋势。它将实现全球化网络的无缝连接，对军事、医疗、建筑、教育等方面产生重大影响，进一步刺激移动互联网的发展和物联网业的应用，给人们生活带来前所未有的便利，同时促进社会经济的发展。 参考文献：

[1]董利，陈金鹰，刘世林.第五代移动通信初探[J].热点技术，2013.

[2]沈洁.第五代移动通信系统展望[A].2013年中国通信学会信息通信网络技术委员会年会论文集[C].2013.

[3]姜大洁，何丽峰，刘宇超.5G：趋势､挑战和愿景[J].电信网技术，2013（09）. [4]周玲.中国布局5G研发：6年后商用[J].东方早报，2014.01.29.第A23版. [5]冯岩.5G研发争分夺秒[J].中国无线电，2014（01）.

[6]李远东.5G实现移动通信与电视广播的无缝融合[J].卫星电视与宽带多媒体，2014（05）.

[7]易芝玲，潘振岗.技术研发有序推进[J].人民邮电，2014.

[8]窦笠，孙震强，李艳芬.5G愿景和需求[J].电信技术，2013（12）.