第5代移动通信技术及发展趋势解析

doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2014.03.001

第5代移动通信技术及发展趋势

董爱先,王学军

(解放军91635部队,北京102249

摘要:第5代移动通信技术(fifth-generation,5G是继4G之后,为了满足智能终端的快速普及和移动互联网的高速发展而正在研发的下一代无线移动通信技术,是面向2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信系统㊂首先介绍了5G的概念㊁应用展望及性能特征;然后重点阐述了5G的关键技术,包括高频段传输技术㊁新型多天线传输技术㊁设备间直接通信技术以及密集网络技术技术等;最后分析了发展5G技术面临的挑战㊂

关键词:第5代移动通信网络架构数据流量峰值速率

中图分类号:TN91文献标志码:A文章编号:1002-0802(201403-0235-06 Technologies and Future Development Trend of5G

Mobile Communication System

DONG Ai-xian,WANG Xue-jun

(Unit91635of PLA,Beijing102249,China

Abstract:The fifth-generation(5Gmobile communication technology,as the next generation wireless mo⁃bile communication technology following the4G communication,is now intensively researched and devel⁃oped,thus to meet the rapid popularization of intelligent terminals and the fast development of mobile inter⁃net,and furthermore,to meet the information requirement of human society after2020.The basic concep⁃tion,application prospects and performance of5G are described firstly in this

paper.Then,the key tech⁃nologies of5G are illustrated emphatically,such as high frequency transmission,multi-antenna transmis⁃sion,point-to-point communication and dense networks.Finally,the challenges faced in the development of5G are discussed in detail.

Key words:5G;mobile communication;network architecture;data throughput;peak velocity

0引言

随着信息和网络技术的快速发展,无线移动通信网络的数据流量正以每年接近100%的速度增长,预计未来10年,无线网络的数据流量将增加

1000倍,联网设备将高达500亿台(部,新兴智能业务将层出不穷,迫切需要更加高速㊁更加高效㊁更加智能化的新一代无线移动通信技术来支撑㊂因此,在全球第4代移动通信(4G网络的部署方兴未艾之时,第5代移动通信技术(5G,fifth-generation 的研发已拉开大幕[1],成为整个学术界和信息产业界最热门的课题之一,掀起全球移动通信领域新一轮的技术竞争㊂5G是继4G之后,为了满足智能终端的快速普及和移动互联网的高速发展而正在研发的新一代移动通信技术,是面向2020年以后人类信息社会需求的第5代移动通信网络㊂

15G概念及应用场景

由于5G技术过于新颖,学术界和产业界还没有对其进行定义;相关诸如国际电信联盟(ITU等国际通信标准机构及全球3GPP㊁WiMAX等移动通信论坛也没有给出正式的技术定义,使得5G技术至今还没有一个清晰的概念㊂

目前,国内外专家学者沿用传统的对移动通信技术的划代方式,对5G进行初步定义㊂常见的说

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第47卷第3期

2014年3月通信技术

Communications Technology Vol.47No.3 Mar.2014

法是,5G就是传输速率达到10Gb/s的下一代移动通信技术[2],美国著名的‘时代“杂志,在报道5G时也沿用这种说法㊂

欧盟关于5G技术研发的构建2020年信息社会的无线移动通信领域关键技术”(METIS项目总体负责人,兼爱立信全球研究院大师级研究员Afif Osseriran指出[2],5G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;通过集成多种无线接入技术提供极限体验来满足用户不同的需求,是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术集成后的解决方案总称,是一个真正意义上的融合网络㊂5G是以用户体验为中心,而不是传统的以技术为中心的新型智能化自主网络㊂欧盟METIS 项目描绘的5G目标是[2],使数据流量增长1000倍;用户数据速率提升100倍,速率提升至10Gb/s 以上;入网设备数量增加100倍;低功率设备的电池续航时间增加10倍;端到端时延缩短5倍㊂在频率分配上,从2~6GHz的频段中选取2G频谱供5G 使用,同时选择超高频段的频谱用于室内覆盖的场景;所有功能以低成本和可持续发展的方式完成㊂5G关键目的是用来构建网络社会,除了要满足超高速的传输需求外,还需要满足超高容量㊁超可靠性㊁随时随地接入等要求㊂

韩国信息技术融合研究所认为,未来5G技术需同时达到无线传输容量大㊁低功率化㊁万物互联”等三大条件,并以此作为韩国5G技术发展的主要目标㊂

我国863计划5G专家组组长尤肖虎认为,5G 应该具有超高的频谱利用率和超低的功耗,将与3G㊁4G无线移动通信技术密切融合,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㊂

华为公司技术专家表示,5G是在4G技术的基础上,在吞吐率㊁时延㊁连接数量㊁能耗等方面进一步提升通信系统的性能㊂

综合上述各方对5G的描述,笔者认为,5G应是一个继第4代移动通信技术之后㊁面向2020年以后人类信息社会需求的新一代移动通信系统,是一个通过技术演进