第五代移动电话行动通信标准,指的是第五代移动通信技术,外语缩写:5G。也是4G之后的延伸,目前正在研究中。目前还没有任何电信公司或标准订定组织(像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R)的公开规格或官方文件有提到5G。
第五代移动通信技术,2014年还没有一个具体标准。但5G一定会具备比4G更高的性能,支持0.1~1Gbps的用户体验速率,每平方公里1百万的连接数密度,毫秒级的端到端时延,每平方公里数十Tbps的流量密度,每小时500km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。其中,用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的3个性能指标。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“流浪本地无线接入”(外语:NOmadic Local Area wireless access、外语缩写:NOLA)。
为了支撑未来的更多大容量、高速率应用,5G网络将有必要在频谱效率上进一步提升。有专家称,在网络架构和终端层面上,5G系统将会在进一步提升频谱效率的基础上解决5个关键技术问题:一是超密集组网,通过低功率节点的超密集部署,大幅度提升5G系统容量,应对未来的千倍流量压力;二是异构网络融合,未来的移动通信网络将是2G/3G/ 4G/WLAN等多制式以及宏站、微站等多层小区的融合网络;三是物联网业务增强,物联网的多样化业务需求对未来移动网络的连接设备数、成本、时延以及可靠性都提出了新的要求;四是终端直通(D2D),利用D2D技术可以有效改善覆盖,更加高效地利用频谱资源,实现业务分流,推动新的移动应用发展;五是高频段通信,利用高频段丰富的频谱资源,缓解当前移动通信频谱资源紧张的局面,满足5G高速率、大容量的需求。
5G技术将会在无线传输技术和无线网络技术两个层面产生深刻变革。大规模天线阵列、全双工、非正交多址、增强多载波、新型编码调制等潜在的无线传输技术,以及C-RAN、软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、移动内容分发网络等潜在的无线网络技术将迎来突破性的发展。
5G虽然标准未定,但一定会有很多前沿的通讯技术应用在5G网络上,现在很多技术已经有所突破,例如多址技术,中国通信标准化协会(CCSA)最近启动了具体技术的研讨工作。按照工作计划,中国通信标准化协会将启动一系列专题研讨会,逐项讨论5G相关的关键技术。9月10日在上海召开的是第一次研讨会,重点探讨了新型多址技术。其间,DoCoMo介绍了非正交多址技术,华中科技大学介绍了滤波器组多载波技术,华为介绍了稀疏编码多址技术,大唐介绍了图样分割非正交多址技术,中兴介绍了多用户共享接入技术,上海贝尔介绍了通用滤波多载波技术,可谓百花齐放。下面,我们介绍5G网络可能会用到的一些关键技术:
天线技术-Massive MIMO
在无线传输技术层面,大规模阵列天线多输入多输出(Massive MIMO)技术以其在频谱效率、能量效率、鲁棒性及可靠性方面巨大的潜在优势,可能成为未来5G通信中具有革命性的技术之一。多天线多输入多输出(MIMO)技术能够充分挖掘空间维度资源,显著提高频谱效率和功率效率,已经成为4G通信系统的关键技术之一。目前的IMT-Advanced(4G)标准采用了基于多天线的MIMO传输技术,利用无线信道的空间信息大幅提高频谱效率。但是现有4G蜂窝网络的8端口多用户MIMO(MU-MIMO)不可能满足频谱效率和能量效率的数量级提升需求。大规模阵列天线MIMO技术是MIMO技术的扩展和延伸,其基本特征就是在基站侧配置大规模的天线阵列(从几十至几千),利用空分多址(SDMA)原理,同时服务多个用户。
非正交多址-NOMA
非正交多址技术NOMA改变了原来在功率域由单一用户独占的策略,功率也可以由多个用户共享,在接收端采用干扰消除技术将不同用户区分开来。
编码技术-可能是SCMA(Sparse Code Multiple Access)编码与PDMA(Pattern Division Multiple Access)技术,暂无定论,但可以肯定的是,相较3G WCDMA\CDMA2000\TD-SCDMA和4G LTE-TDD\LTE-FDD,5G的编码技术将更加复杂,5G使用的编码方案一定是“复杂编码技术”。
还有一个重要的问题是5G工作的频率。目前IMT目前为5G分配了687MHz频宽,这是远远不够的,2020年,很可能要超过1G甚至2G。而因为频率资源稀缺性,未来5G很有可能要使用更高的频段,甚至大于6GHz,60 GHz及更高频率的频段也将被纳入考虑。