无线通信技术及5G关键技术介绍

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以认为一种技术。4G网络并不象2G/3G网络一样支持语音通路，采用VoLTE技术之后可以支持语音业务，实际上这是一种IP电话，语音业务的数据量相对于数据业务来说是非常小的，部署VoLTE之后，4G网络的语音业务容量可以说是接近无限的。类似于模拟到数字转换的GSM协议，4G协议有希望取得一样的成功。4G网络的最大的缺点是全球频段众多，现在3GPP划分的4G频段共有44个，频率从700MHz到3.6GHz，导致在设计终端的时候非常复杂，如现在的国内的全网通手机需要支持GSM/CDMA/WCDMA/TDSCDMA/EVDO/TDD-LTE/FDD-LTE，频段多达17个，即使支持如此之多的频段，全球漫游上还是需要使用GSM网络进行。

2.3 5G是未来

5G（5th-generation）是第五代移动通信技术的简称。5G弥补了4G技术的不足，在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升系统性能。它采取数字全IP技术，支持和分组交换，它既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术（WLAN，4G、3G、2G等），通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络。并且，由于融合，5G可以延续使用4G、3G的基础设施资源，并实现与4G、3G、2G的共存。

随着用户需求的驱动，对包括传输技术和网络技术在内的5G关键技术提出了极大的挑战。5G将通过更高的频谱效率、更多的频谱资源以及更密集的小区部署等，共同满足移动业务流量增长的需求。在网络容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在传输速率方面，典型用户数据速率将提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（4G为100Mbps）；同时，端到端时延缩短5-10倍，频谱效率提升5-10倍，网络综合能效提升1000倍。

5G通信下手机的无线下载速度最快可达每秒3.6Gbps（千兆，数据传输速度单位，1Gbps = 1024Mbps），较LTE（泛称准4G）的75Mbps（兆）快数百倍。使用该技术下载一部超高清电影文件最多仅需1秒时间，容量较大的3D电影和游戏等亦能实现秒传。

5G技术的提出总体来说还是要提高数据通信的速率，同时降低单位数据业务的成本。从目前公布的主要技术，如：密集网络部署，多天线阵列技术，用户速率，发射功率，能耗效率等关键技术和5G本身并无关系，在4G范围之内都可以解决，5G要做的事情还是要解决频谱利用效率的问题。而且4G受到的移动网络开放性带来的问题在5G时代还是同时存在的，密集的网络部署成本很高，而且只解决了点的问题，无法解决面的问题。点的问题还有更为廉价的解决办法就是WIFI，WIFI由于成本的关系，不需要复杂的基站和网络中心等基础设施建设，发展速度大大的快于移动通信技术，802.11ad标准已经可以达到5Gbps的通信速度，而且WIFI诞生之初就是点的解决方案，不存在面的问题，而且由于成本低廉，多部署几个点不是问题。

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2.4各国研究进展

目前全球都已开展5G的研究工作。 中国

2013年10月，我国启动了国家863计划“第五代移动通信系统研究开发”项目，今年投入1.6亿元人民币，在2020年之前，系统地研究5G移动通信体系架构、无线组网、无线传输、新型天线与射频以及新频谱开发与利用等关键技术，完成性能评估及原型系统设计，进行技术试验与测试。

华为打破5G空口数据传输纪录 实测速率超过100GBPS

华为2014年2月22日宣布，在高频段无线5G空口环境下实现了高达115Gbps的峰值传输速率。目前为止，华为已经在全球9个地域建立5G的创新研究中心。

中兴发布5G白皮书 展示下一代移动远景

中兴通讯于2014年2月发布了5G白皮书，其中描述了超大数据流量网络给消费者和企业实现了在广泛的日常生活和工作中可以即时按需接入实时应用和获取信息，将数字世界和物理世界合二为一。 欧洲

欧盟拨款5000万欧元加速5G技术发展2020年推出成熟标准

欧盟委员会副主席Neelie Kroes在移动世界大会(MWC 2013)上宣布，欧盟将拨款5000 万欧元(约合6540 万美元)，加速5G 移动技术的发展，计划到2020 年推出成熟的标准。

5G公私合作联盟成立 华为致力于共建全球5G生态圈

欧盟及产业界各方共同推动5GPPP Association (5G公私合作联盟）于2014年世界移动通信上正式宣告成立。5GPPP是欧盟重点投入的5G旗舰研究项目群，总投资近7亿欧元用于基础性研究。

华为作为5GPPP Association成员，5GPPP欧洲技术平台委员会董事会成员，英国5G创新中心（5GIC）创始成员之一，中国5G研究国家项目的发起者之一，积极参与项目的制定，规划和执行。

欧盟与爱立信等5G PPP联盟成员启动全新5G合作项目

欧盟委员会携手“5G公私合作”（5G PPP）联盟于2014年2月推出全新5G基础设施公私合作项目，将深入研究未来十年5G通信基础设施的解决方案、架构、技术以及标准等。5G PPP联盟由爱立信、阿尔卡特朗讯、诺基亚通信、Orange 及卫星运营商SES创立，汇聚了电信业、IT业以及科研院所等多方参与者。

1.2亿美元 英德将合作研究5G通信

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英国首相卡梅伦2014年3月9日在汉诺威表示，英国与德国将加强在第五代移动通信技术（5G）和物联网研究上的合作，并共同推进欧洲电信市场一体化。 爱立信与两家合作伙伴在瑞典建立5G传输实验室

2014年3月，爱立信与瑞典皇家理工学院、瑞典ICT研究机构Acero携手，共同成立了5G传输实验室，三方将采取创新的合作方法，共同推动网络传输基础设施的进一步发展，这也是实现未来5G网络和网络社会的关键一步。

爱立信携手纽约大学无线中心共同加快5G移动技术的研发

爱立信于2014年4月宣布成为纽约大学无线中心（NYU WIRELESS）联合赞助商，双方将携手合作研究开发5G技术。 美国

英特尔推动毫米波无线频段5G研究

2014年3月，在成功主导将60GHz 导入区域网络（LAN）后，英特尔正推动一项研究，以定义在下一代蜂窝系统中采用毫米波无线频段的提案。据介绍，英特尔正与欧洲两大联盟以及三星（Samsung）等厂商合作，共同开发5G毫米波频谱计划。该公司还在中国与韩国等地追踪有关5G 的最新发展。

应对5G通信标准 安捷伦布局高频及天线阵列测试技术 在国际电信联盟（ITU）和欧盟5GPPP全力促成下，5G无线通信标准已初具雏形，将采用高达10～80GHz频段、250MHz带宽，支持六十四根以上天线阵列技术。由于测试测量技术与新技术的诞生息息相关，当前测试测量厂商都在加紧布局高频及天线陈列测试技术，以应对5G通信标准的研发，以促进5G 通信于2020年正式投入商用。 韩国

三星称研发5G通信技术 下载速率可达10GBPS 2013年5月，三星宣布已经成功开发了第5代移动通信(5G)的核心技术，这一技术预计将于2020年开始部署。测试人员用64个天线组，以28GHz频段进行最快达1.056Gbps的速度进行无线传输，最远传输距离可达2公里，其速度几乎是4G的百倍以上。 日本

日本电信商示范5G网络计划 比4G快100倍

2013年10月，日本移动通信运营商NTT DoCoMo在日本高新技术博览会上正式对外公布了其5G网络计划的相关细节。

3．5G性能指标

对于5G需要满足一些什么样的指标，工信部电信研究院选择了体育场、办公室、

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密集住宅区等场景，结合车联网、视频点播等应用进行实例分析。对每一种场景下的不同应用进行分析，发现无线技术成为应用发展的制约因素。要在不同的场景下使用户获得良好的应用体验，需要满足以下指标[4]： (1)5G的传输速率在4G的基础上提高10-100倍，体验 速率能够达到0.1~1Gbps，峰值速率能够达到10Gbps； (2)时延降低到4G的1/10或1/5，达到毫秒级水平；

(3)设备密集度能够达到600万个/平方公里； (4)流量密度能够在20Tbps/平方公里以上； (5)移动性达到500km/h，实现高铁环境下的良好用户体 验。

为了满足上述性能指标的要求，使用户获得良好的业务体验，除了以上的这些指标外，能耗效率、频谱效率及峰值速率等指标也是重要的5G技术指标，需要在5G系统设计时综合考虑。

4．5G关键技术

LTE-A的技术标准主要由3GPP国际标准化组织制定。业界初步认为在3GPP R14阶段（2016年）将启动5G技术的标准研究工作。5G无线关键技术的主要方向包括[3]：

4．1 新型多天线技术

随着无线通信的高速发展，对数据流量的需求越来越大，而可用频谱资源是有限的。因此，提高频谱利用效率显得尤为重要。多天线技术是一种提高网络可靠性和频谱效率的有效手段，目前正被应用于无线通信领域的各个方面，如3G，LTE，LTE-A等，天线数量的增加，可以保证传输的可靠性以及频谱效率。 新型大规模天线技术可以实现比现有的MIMO技术更 加高的空间分辨率，使得多个用户可以利用同一时频资源进行通信，从而在不增加基站密度的情况下大幅度提高频率效率；新型多天线技术可以降低发送功率；可以将波束集中在很窄的范围内，可以降低干扰。总之，新型多天线技术无论在频谱效率、网络可靠性还是能耗方面都具有不可比拟的优势，因此在5G时代会普遍使用。限于多天线技术所占用空间大、系统复杂度提升、对设备的外观设计、系统部署能力都带来了极大挑战，因此未来这方面也是研究热点[5，6]。