摘要：随着经济的发展和技术的进步，通信行业迎来了很多的挑战，既要在通信效率上不断的提升，还必须更好的保证通信质量，要从多个角度出发，对通信网络进行健全处理，减少固有的缺失与不足。从客观的角度来分析，现有的4G 通信技术，已经为通信行业提供了前所未有的体验和帮助，但是考虑今后的工作还有很多任务要完成，因此，新一代5G 移动通信技术正在紧张的研究当中，希望由此来创造出更高的经济效益，从而在多个方面推动社会进步。文章针对新一代5G 移动通信技术发展趋势展开讨论，并分析关键技术。
关键词：5G通信；通信技术；关键技术
引言
5G是面向2020年后移动通信需求的新一代移动通信系统。毫无疑问，5G将比4G有着更高的频谱利用率，传输速率会比4G提高至少一个量级，将达到4G的10倍至100倍，即达到1Gbps甚至10Gbps。同时，5G具有更高的覆盖性能、可靠性，以及更低的时延，能够满足很多行业应用的特定需求，大大拓宽融合产业的发展空间以支撑经济社会的创新发展。
近几年4G还将保持移动通信建设的主导地位并实现持续高速发展。但是，随着移动互联网与物联网的迅猛发展，5G的发展已得到世界各国政府、运营商和设备厂商的青睐。国际电信联盟（ITU）已于2015年6月确定了5G的名称、愿景和时间表，预计将于2019年制定完成5G标准。2016年，3GPP正式启动了5G标准化。从发展态势看，5G目前还处于技术标准的研究阶段，但5G有望2020年正式商用，很多国家都已宣称在2020年前后推出5G。业界普遍认同5G未来应该全球统一标准，即全球只有一个标准，但最终情况如何还需拭目以待。世界各国为争得先机早已在5G上展开竞争，美国于2016年7月成为全球首个为5G应用确定开放大量高频频谱（接近11GHz）的国家。我国一直积极参与国际标准制订，并已在2016年开展5G技术试验和商用牌照发放的前期研究。
1.5G 的释义与发展趋势
1.1 5G 移动通信的特点
5G是第五代移动通信技术的简称，目前还没有一个具体的标准。不过在有消息报道韩国成功研发第五代移动通信技术，手机在利用该技术后无线下载速度可以达到每秒3.6G。这一新的通信技术名为Nomadic Local AreaWireless Access，简称NoLA。
5G 是应未来移动通信的需求而发展的新一代移动通信系统，依据移动通信的发展趋势，5G 将具有超高的利用率和能效，在传输速度和资源利用方面都比4G 移动通信提升一个等级，提高其在无线覆盖性能、系统安全、传输延迟和用户体验等方面。
1.2 5G 移动通信的发展趋势
相信在不久的将来，4G 网络也会退出移动通信历史的舞台，而5G 移动通信技术就会顺应时代的潮流发展，在4G技术的基础上具有更加明显的突破。5G 移动通信将在现有的移动通信系统的前提下，进一步的发展成为一代无处不在的移动通信网络，满足未来移动通信流量的发展需求。未来的5G 移动通信系统将具备更加充分的灵活性，网络自我感知和自我调整的能力，以应对社会对移动通信的需求和变化。
2.大规模MIMO技术
作为提高传输可靠性和系统频谱效率的有效手段，多天线技术已经被用于很多无线通信系统中，例如3G、4G、LTE、WLAN等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于大数量天线的实现复
杂度以及占用空间等问题，使得现实中的通信系统所配置的天线数量并不多，一般最多不会超过8根。2010年，美国贝尔实验室学者Thomas L.Marzetta
提出了大规模MIMO技术，即在基站侧配置远多于当前系统所配置的天线数，可以是一百根甚至几百根，这些数量极多的天线可以集中放置也可以分散在小区内。大规模MIMO技术一经提出，便受到了通信产业界和学术界的极大关注，并在近年内取得了显著的成果，成果内容涵盖了理论研究和实际系统的设计。大规模MIMO技术的优点非常显然，它可以获得很多常规MIMO系统无法相比的特性和优势。最大的优势在于，当收发天线数量很大时，可靠性和频谱效率会提高迅速，不同用户的信道渐趋正交性，这将使得信道容量随天线数呈现线性增长。当然，大规模MIMO技术也面临着一些难题与挑战，最主要的挑战有两个。
最大的挑战是信道问题。虽然大规模MIMO技术的性能非常具有吸引力，但是实现这些性能非常依赖于获取信道状态信息的程度。现有蜂窝系统中TDD时分和FDD频分两种双工制式的CSI获取方式有很大的不同。由于TDD具有信道互易性，因此TDD下获取CSI所需的导频数量较少，实现起来也更为容易。而FDD由于不具有信道互易性，大规模MIMO系统所需导频开销巨大，严重阻碍系统的实用。已有一些学者利用信道的相关性和稀疏性，并将用户进行分组，研究如何降低导频开销量，对于FDD下大规模MIMO的应用具有一定的推进作用。
其次是大规模MIMO技术的实现复杂度问题。收发天线数量的极大增加将导致收发机计算复杂度以及能量消耗均呈指数级增长。因此，设计有效的低复杂度低能耗的收发机相关算法成为大规模MIMO通信系统的重要课题。
3.异构无线通信网络技术
第五代移动通信系统将会是一种异构无线通信网络，其网络覆盖将是一种多技术多层次的异构密集分布网络节点覆盖。多技术以指的是：随着计算机技术与通信技术的深度融合，以及各种无线接入技术（3G、4G、LTE、WiFi等）的广泛应用，未来第五代移动通信系统不会只是采用一种新的接入技术，肯定会采用这些已有的无线接入技术，并且这种新旧无线接入技术将在5G中长期共存。多层次指的是：第五代移动通信系统既有宏站负责基础覆盖，也有低功率小站负责热点覆盖，网络站点的分布将非常密集。异构无线通信网络技术的优点是通过密集部署站点，减少小区半径，重复利用蜂窝网络的现有资源，提高频谱效率，增加系统容量，降低宏站的负载。异构无线通信网络技术的缺点或者急需解决的问题也不可忽视。第一，在数量巨大的低功率小站中，小部分是运营商部署和规划的低功率小站，更多的会是单位或家庭部署的未经规划的低功率小站，这将使得网络拓扑和特性变得非常复杂。第二，异构网络无线接入技术的多样性以及网络覆盖的多层次性会带来多种类型的较为复杂而严重的干扰，复杂干扰的增加又会影响网络的性能。因此研究适用于异构无线通信网络的多站点协作机制以及干扰控制问题是解决异构无线通信网络技术实用性必须重点考虑的问题。
4.结束语
本文首先介绍了5G研究的概况，然后重点对获得业界普遍认可的两个5G关键技术探讨了其优缺点。大规模MIMO和异构无线通信网络等技术在理论研究上和实际系统中都还存在其他一些问题，需要学者们继续攻克和解决。但随着核心问题的不断解决，这些技术肯定将在第五代移动通信中发挥非常重要的作用。相信业界会尽快制定5G标准，运营商也会尽快进行5G实验网的部署，一个更加高速、灵活、全球覆盖的5G网络必将在2020年左右呈现在世人面前。
参考文献：
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论文作者:陈斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/18
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