浅谈5G移动通信技术发展现状及未来趋势
刘远石
（通信工程 1312402-11）
摘要：随着现代社会的快速发展，现代科学技术的发展也日新月异，而通信技术方面的技术变革，更是站在当今发展最快的技术变革行列的前茅。4G移动网络是我国当前正大力推广的移动通信技术，现已发展的十分成熟，而5G移动网络则是面向2020年的第五代移动通信技术。很多国家自2013年起就开始研究5G移动网络，目前我国5G移动网络正处于探索阶段。文章根据我国5G移动网络应用现状，对5G移动网络的发展趋势进行了分析与预测。
关键词：5G、移动通信、发展现状、未来趋势
1、5G发展现状及应用前景 随着社会经济以及科学技术的不断发展，移动通信技术也有突飞猛进饿进步和发展。从2G到3G，再到当前的4G，短短几年移动通信技术有质的飞跃。不同类型的通信技术具有各自的发展阶段和技术特点。接下来的通信技术朝什么方向发展，有什么创新技术，这些都是人们对移动通信技术发展的期望和关注点。5G通信技术是接下来发展的趋向，也将成为新一代的的移动通信系统。每一代网络的出现与应用都是对移动网络技术进步的充分肯定与证明。为进一步促进移动网络技术发展，加快新一代5G移动网络的来临，有需要对5G移动网络应用现状与发展趋势进行关注与分析。5G是未来十年的发展方向，在2020年以后将成为第五代的移动通信系统。根据以往的移动通信技术发展的规律分析，5G应具有着超高的频谱利用率及利用能效，在传输速率和资源的利用效率方面，将比现今的4G技术有一个高度和质的提升，在其无线信号的
[1]覆盖性能、传输时效、通信安全及用户体验方面也将会有明显的提高和进步。5G移动通信技术和其他无线移动技术有着
深入的联系和结合，形成了新一代的全面性的通信网络。满足未来十年互联网移动通信网速的1000倍要求。未来5G移动通信还须很强的灵活性，可实现自动化和智能化的网络调整。 移动互联网技术的发展为5G移动通信提供了动力基础。移动互联网将成为未来各种技术的基础性平台。当前的移动通信技术和无线技术将成为5G通信系统的基础，但有着更高的通信传输质量和系统效率的要求。未来5G技术的发展方向将在三个方面得到提升：（1）无线传输效率；（2）通信系统的智能化和系统吞吐率；（3）无线通信频率资源。当前科学信息技术处于新的发展和变革时期，5G技术的发展将有这样的特点：一，更加注重用户的体验，提高和改善通信网络的传输速率、吞吐效率及3D等下能力，将成为5G性能的重要指标；二，完善和健全网络，实现多点、多面、多用户多无线，提高系统性能；三，5G技术将实现无处不在的无线信号覆盖，优化系统的设计目标；四，充分利用高频段频谱资源，实现5G的普遍广泛应用；五，可灵活化的配置5G移动无线通信网络，相关通信运营商科根据实时的流量动态调整网络资源，降低成本和消耗。
5G移动通信技术，已经成为移动通信领域的全球性研究热点。随着科学技术的深入发展，5G移动通信系统的关键支撑技术会得以明确，在未来几年，该技术会进入实质性的发展阶段，即标准化的研究与制定阶段。同时，5G移动通信系统的容量也会大大提升，其途径主要是进一步提高频谱效率、变革网络结构、开发并利用新的频谱资源等。2013年初，欧盟等国家的第7框架计划中启动了关于5G的研发项目，共有29个参加方，我国的华为公司也参与其中。随着该项目的启动，各种5G移动通信技术的研发组织应运而生，如韩国成立的5G技术论坛，中国成立的IMT-2020(5G)推进组等。目前，世界各个国家正积极的就5G移动通信技术的应用需求、关键技术指标、使能技术、候选频段、发展愿景等各个方面进行全面的研讨，以期在2015年召开世界无线电大会时达成共识，在2016年后积极启动关于5G移动通信技术的相关行业标准进程。
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
[2]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，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。
5G移动通信技术的发展，在移动通信技术领域掀起了新一轮的竞争热潮，加快5G技术的研发应用，力求在5G通信领域的商业竞争中脱颖而出，已成为各国信息领域发展的重要任务。5G移动通信技术，必将会得到空前的发展，并给社会的进步带来前所未有的推动力。
2、5G移动通信的核心技术
2.1 非正交多址接入技术 非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）的基本思想是在发送端采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰删除（SIC）接收机实现正确解调。NOMA的子信道传输依然采用正交频分复用（OFDM）技术，子信道之间是正交的，互不干扰，但是一个子信道上不再只分配给一个用户，而是多个用户共享。同一子信道上不同用户之间是非正交传输，这样就会产生用户间干扰问题，这也就是在接收端要采用SIC技术进行多用户检测的目的。
2.2 高频段传输技术 移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。
[3]高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势，业界对此高度关注。足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。射频器件、系统设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。 2.3 超密集组网技术
超密集网络能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署小区/扇区将高达100个以上。与此同时，愈发密集的网络部署也使得网络拓扑更加复杂，小区间干扰已经成为制约系统容量增长的主要因素，极大地降低了网络能效。干扰消除、小区快速发现、密集小区间协作、基于终端能力提升的移动性增强方案等，都是目前密集网络方面的研究热点。
2.4 大规模 MIMO（multiple input multiple output）技术 现有4G网络的 8 端口多用户MIMO不能满足频谱效率和能量效率的数量级提升需求，而大规模 MIMO系统可以显著提高频谱效率和能量效率。大规模MIMO 技术是MIMO技术的扩展和延伸，其基本特征是在基站侧配置大规模的天线阵列( 从几十至几千) ，其中基站天线的数量比每个信令资源的设备数量大得多，利用空分多址原理，同时服务多个用户.此外，大规模 MIMO系统中，使用简单的线性预编码和检测方法，噪声和快速衰落对系统的影响将逐渐消失，因此小区内干扰也得到了降低.这些优势使得大规模 MIMO系统成为5G 的一大潜在关键技术。
3、对5G的看法
目前，5G标准正处于技术研究和评估的阶段。2016年，产业界将进一步遴选出5G采用的技术，进行单一技术的仿真与验证，开展系统性的仿真工作及原理验证工作。同时，5G在网络架构上也将产生深刻变化，SDN/NFV技术的引入，将使5G网络能够更灵活、更智能地适合应用需求。5G是基于第四代移动通信的演进，其未来的发展方向必定以“人的体验”为中心，在终端、无线、业务、网络等领域进行融合以及创新。同时，5G在用户感知、获取、参与和控制信息的能力上带来革命性的影响。5G网未来将会结合蜂窝网和局域网的优点，形成一个更加智能、友好的环境。
4、总结
根据移动通信发展规律和本文对5G移动网络发展趋势分析来看，5G移动网络预计将在2020年正式实现商用，以满足未来移动通信用户和移动互联网业务飞速增长的高需求。虽然我国关于5G移动网络的研究尚处于起步阶段，但随着研究力度与深度的逐渐加大，今后几年时间里我国5G移动网络研究工作将进入技术研究的关键时期，从而为5G移动网络的形成打下坚实基础。
参考文献
[1]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学，2014(5)
[2]唐兴.移动通信技术的历史和发展趋势[J].江西通信科技，2010（2）
[3]孔令兵.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 通信电源技术，2015,04：124-125.
浅谈5G移动通信技术发展现状及未来趋势
刘远石
（通信工程 1312402-11）
摘要：随着现代社会的快速发展，现代科学技术的发展也日新月异，而通信技术方面的技术变革，更是站在当今发展最快的技术变革行列的前茅。4G移动网络是我国当前正大力推广的移动通信技术，现已发展的十分成熟，而5G移动网络则是面向2020年的第五代移动通信技术。很多国家自2013年起就开始研究5G移动网络，目前我国5G移动网络正处于探索阶段。文章根据我国5G移动网络应用现状，对5G移动网络的发展趋势进行了分析与预测。
关键词：5G、移动通信、发展现状、未来趋势
1、5G发展现状及应用前景 随着社会经济以及科学技术的不断发展，移动通信技术也有突飞猛进饿进步和发展。从2G到3G，再到当前的4G，短短几年移动通信技术有质的飞跃。不同类型的通信技术具有各自的发展阶段和技术特点。接下来的通信技术朝什么方向发展，有什么创新技术，这些都是人们对移动通信技术发展的期望和关注点。5G通信技术是接下来发展的趋向，也将成为新一代的的移动通信系统。每一代网络的出现与应用都是对移动网络技术进步的充分肯定与证明。为进一步促进移动网络技术发展，加快新一代5G移动网络的来临，有需要对5G移动网络应用现状与发展趋势进行关注与分析。5G是未来十年的发展方向，在2020年以后将成为第五代的移动通信系统。根据以往的移动通信技术发展的规律分析，5G应具有着超高的频谱利用率及利用能效，在传输速率和资源的利用效率方面，将比现今的4G技术有一个高度和质的提升，在其无线信号的
[1]覆盖性能、传输时效、通信安全及用户体验方面也将会有明显的提高和进步。5G移动通信技术和其他无线移动技术有着
深入的联系和结合，形成了新一代的全面性的通信网络。满足未来十年互联网移动通信网速的1000倍要求。未来5G移动通信还须很强的灵活性，可实现自动化和智能化的网络调整。 移动互联网技术的发展为5G移动通信提供了动力基础。移动互联网将成为未来各种技术的基础性平台。当前的移动通信技术和无线技术将成为5G通信系统的基础，但有着更高的通信传输质量和系统效率的要求。未来5G技术的发展方向将在三个方面得到提升：（1）无线传输效率；（2）通信系统的智能化和系统吞吐率；（3）无线通信频率资源。当前科学信息技术处于新的发展和变革时期，5G技术的发展将有这样的特点：一，更加注重用户的体验，提高和改善通信网络的传输速率、吞吐效率及3D等下能力，将成为5G性能的重要指标；二，完善和健全网络，实现多点、多面、多用户多无线，提高系统性能；三，5G技术将实现无处不在的无线信号覆盖，优化系统的设计目标；四，充分利用高频段频谱资源，实现5G的普遍广泛应用；五，可灵活化的配置5G移动无线通信网络，相关通信运营商科根据实时的流量动态调整网络资源，降低成本和消耗。
5G移动通信技术，已经成为移动通信领域的全球性研究热点。随着科学技术的深入发展，5G移动通信系统的关键支撑技术会得以明确，在未来几年，该技术会进入实质性的发展阶段，即标准化的研究与制定阶段。同时，5G移动通信系统的容量也会大大提升，其途径主要是进一步提高频谱效率、变革网络结构、开发并利用新的频谱资源等。2013年初，欧盟等国家的第7框架计划中启动了关于5G的研发项目，共有29个参加方，我国的华为公司也参与其中。随着该项目的启动，各种5G移动通信技术的研发组织应运而生，如韩国成立的5G技术论坛，中国成立的IMT-2020(5G)推进组等。目前，世界各个国家正积极的就5G移动通信技术的应用需求、关键技术指标、使能技术、候选频段、发展愿景等各个方面进行全面的研讨，以期在2015年召开世界无线电大会时达成共识，在2016年后积极启动关于5G移动通信技术的相关行业标准进程。
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
[2]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，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。
5G移动通信技术的发展，在移动通信技术领域掀起了新一轮的竞争热潮，加快5G技术的研发应用，力求在5G通信领域的商业竞争中脱颖而出，已成为各国信息领域发展的重要任务。5G移动通信技术，必将会得到空前的发展，并给社会的进步带来前所未有的推动力。
2、5G移动通信的核心技术
2.1 非正交多址接入技术 非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）的基本思想是在发送端采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰删除（SIC）接收机实现正确解调。NOMA的子信道传输依然采用正交频分复用（OFDM）技术，子信道之间是正交的，互不干扰，但是一个子信道上不再只分配给一个用户，而是多个用户共享。同一子信道上不同用户之间是非正交传输，这样就会产生用户间干扰问题，这也就是在接收端要采用SIC技术进行多用户检测的目的。
2.2 高频段传输技术 移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。
[3]高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势，业界对此高度关注。足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。射频器件、系统设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。 2.3 超密集组网技术
超密集网络能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署小区/扇区将高达100个以上。与此同时，愈发密集的网络部署也使得网络拓扑更加复杂，小区间干扰已经成为制约系统容量增长的主要因素，极大地降低了网络能效。干扰消除、小区快速发现、密集小区间协作、基于终端能力提升的移动性增强方案等，都是目前密集网络方面的研究热点。
2.4 大规模 MIMO（multiple input multiple output）技术 现有4G网络的 8 端口多用户MIMO不能满足频谱效率和能量效率的数量级提升需求，而大规模 MIMO系统可以显著提高频谱效率和能量效率。大规模MIMO 技术是MIMO技术的扩展和延伸，其基本特征是在基站侧配置大规模的天线阵列( 从几十至几千) ，其中基站天线的数量比每个信令资源的设备数量大得多，利用空分多址原理，同时服务多个用户.此外，大规模 MIMO系统中，使用简单的线性预编码和检测方法，噪声和快速衰落对系统的影响将逐渐消失，因此小区内干扰也得到了降低.这些优势使得大规模 MIMO系统成为5G 的一大潜在关键技术。
3、对5G的看法
目前，5G标准正处于技术研究和评估的阶段。2016年，产业界将进一步遴选出5G采用的技术，进行单一技术的仿真与验证，开展系统性的仿真工作及原理验证工作。同时，5G在网络架构上也将产生深刻变化，SDN/NFV技术的引入，将使5G网络能够更灵活、更智能地适合应用需求。5G是基于第四代移动通信的演进，其未来的发展方向必定以“人的体验”为中心，在终端、无线、业务、网络等领域进行融合以及创新。同时，5G在用户感知、获取、参与和控制信息的能力上带来革命性的影响。5G网未来将会结合蜂窝网和局域网的优点，形成一个更加智能、友好的环境。
4、总结
根据移动通信发展规律和本文对5G移动网络发展趋势分析来看，5G移动网络预计将在2020年正式实现商用，以满足未来移动通信用户和移动互联网业务飞速增长的高需求。虽然我国关于5G移动网络的研究尚处于起步阶段，但随着研究力度与深度的逐渐加大，今后几年时间里我国5G移动网络研究工作将进入技术研究的关键时期，从而为5G移动网络的形成打下坚实基础。
参考文献
[1]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学，2014(5)
[2]唐兴.移动通信技术的历史和发展趋势[J].江西通信科技，2010（2）
[3]孔令兵.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 通信电源技术，2015,04：124-125.