5G移动通信系统简介

5G移动通信系统简介

随着现代社会的快速发展，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列。5G移动通信技术作为目前最前沿的通信技术，是应2020年后通信技术发展需求而生的，目前该技术尚处于探索研究阶段。

5G（fifth-generation）即第五代移动电话系统，是4G移动通信技术的延伸。目前尚未有任何一家标准制定组织或者电信公司的公开规格，也没有在任何官方文件中有所涉及，即该技术尚未有具体的标准。但是，随着社会的发展，人们对通信技术领域的期望越来越高，5G移动通信技术，势必会得到飞速的发展。

一、移动通信技术的发展历程

移动通信技术发展到现在，经历了四个发展阶段，第一代（1G）通信技术自上世纪80年代初期被提出，历经十年的发展问世，这一代移动通信技术主要是通过模拟传输，因此具有速度低、质量差、安全性差、没有加密、业务量小的特点及不足。第二代（2G）通信技术的发展开始于二十世纪九十年代初期，该技术通过采用更密集的技术结构以及引用智能技术等，较1G技术有所进步，但依然不能真正满足移动通信业务的发展需求。第三代（3G）通信技术的问世，通过应用智能信号等处理技术，已经能够提供前两代技术无法提供的移动宽带服务，但该技术中频谱利用效率还是比较低，依然有大量宝贵的频谱资源未得到充分利用，因此，3G技术同样还是远远不能满足未来人们对于通信技术的需求。

第四代（4G）通信技术在这种背景下提出，其视频图像传输的效果可以媲美高清晰电视；拥有极高的下载速度及灵活的计费方式等，具有前三代无可比拟的先进性。但是，随着科技的发展、社会的进步，人们对于网络通信技术的要求也是与日俱增，尚处于研发阶段的第五代（5G）通信系统，作为当前最新一代的通信系统，符合了移动通信技术之发展规律，较第四代通信技术相比，其用户体验、传输延时、系统安全和覆盖性能等各方面都有显著的提高。5G移动通信技术将紧密结合其他通信技术，构成新一代无比先进的移动信息网络。在未来十年的时间内，能够满足人们对移动通信技术的发展需求。

二、5G移动通信技术的特点及优点

（一）研究意义

移动通信的发展已经经历了几代。从只能提供话音业务的第一代模拟移动通信（模拟蜂窝）到第二代数字移动通信（数字蜂窝），再到第三代移动多媒体通信（3G）。在3G才刚刚普及的时候，第四代移动通信（4G）已然来临。而日益增长的数据流量以及智能终端的普及，导致4G在容量、速率、频谱等方面已经不能满足人们对网络的需求，基于此，第五代移动通信网络（5G）应运而生。

5G 是面向2020 年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统。根据移动通信的发展规律，5G 将具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用率等方面较4G 移动通信提高一个量级或更高，其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的提高。5G 移动通信将与其他无线移动通信技术密切结合，构成新一代无所不在的移动信息网络，满足未来10 年移动互联网流量增加1000 倍的发展需求。因此，需要我们开展研究，明确5G的业务和关键技术指标，为5G技术发展和系统设计指引方向。

（二）5G移动通信技术的特点

1.频谱利用率高

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。

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。

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。

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。

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。

（三）5G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。

（四）5G移动通信技术发展的趋势

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。

当代科学技术的飞速发展，尤其是网络通信技术的迅猛发展，将有力推动5G 移动通信技术的发展进程，依据移动通信技术的发展规律，在2020年后，5G移动通信技术将有望实现商用，能够满足未来移动互联网业务的发展需求，并带给移动互联网用户一种前所未有的全新体验。目前，5G移动通信技术的科研尚处于起步阶段，并即将迈入发展的关键时期，其关键指标和技术需求都会在未来几年内陆续出台，届时将引领我国移动通信行业的新一轮变革。