5G移动通信网络的技术创新与标准制定
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。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移动通信系统的应用领域也将进一步扩展，对海量传感设备及机器与机器(M2M)通信的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一。本文介绍了5G移动通信网络的主要特点和发展目标，分析了5G移动通信网络的六大关键技术，包括高频段传输、新型多天线传输、同时同频全双工、D2D、密集网络和新型网络架构，并探讨了5G移动通信网络的技术测试评估平台和标准制定进程。
关键词
5G；移动通信；关键技术；测试评估；标准制定
1. 5G移动通信网络的主要特点和发展目标
随着科技的进一步发展，人们对于移动通信技术的要求更高，4G技术在某些方面还需要继续地进行突破性研究，移动通信技术未来的发展方向将会是5G技术，其技术水平会比4G移动通信技术有很大的提高。第5代移动通信系统(5G)是面向2020年之后的新一代移动通信系统, 其技术发展尚处于探索阶段。结合国内外移动通信发展的最新趋势, 本文对5G移动通信发展的技术特点集发展趋势进行了分析。
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。5G移动通信系统的应用领域也将进一步扩展, 对海量传感设备及机器与机器(M2M)通信的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一。未来5G系统还须具备充分的灵活性, 具有网络自感知、自调整等智能化能力, 以应对未来移动信息社会难以预计的快速变化。
移动互联网的蓬勃发展是5G移动通信的主要驱动力。移动互联网将是未来各种新兴业务的基础性业务平台, 现有固定互联网的各种业务将越来越多地通过无线方式提供给用户, 云计算及后台服务的广泛应用将对5G移动通信系统提出更高的传输质量与系统容量要求。5G移动通信系统的主要发展目标将是与其他无线移动通信技术密切衔接, 为移动互联网的快速发展提供无所不在的基础性业务能力。按照目前业界的初步估计, 包括5G在内的未来无线移动网络业务能力的提升将在3个维度上同时进行) 通过引入新的无线传输技术将资源利用率在4G的基础上提高10倍以上) 通过引入新的体系结构(如超密集小区结构等)和更加深度的智能化能力将整个系统的吞吐率提高25倍左右) 进一步挖掘新的频率资源(如高频段、毫米波与可见光等), 使未来无线移动通信的频率资源扩展4倍左右。
2. 5G移动通信网络的六大关键技术
5G移动通信标志性的关键技术主要体现在超高效能的无线传输技术和高密度无线网络(high density wireless network)技术。其中基于大规模MIMO的无线传输技术将有可能使频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级, 该项技术走向实用化的主要瓶颈问题是高维度信道建模与估计以及复杂度控制。全双工(full duplex)技术将可能开辟新一代移动通信频谱利用的新格局。其中，超密集网络(ultra dense network, UDN)已引起业界的广泛关注。本节将分别介绍这些关键技术。
#2.1 高频段传输
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。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。