通信工程专业导论课。
专题报告。题目： 对5g技术及发展趋势的理解。
课程名称： 通信工程专业导论课。
班级： 20140807
学号： 2014080720
学生姓名： 孙德仓。
指导教师： 张晓林。
哈尔滨工程大学。
年月日。摘要：随着现代社会的快速发展，移动互联网和物联网是未来移动通信发展的两大驱动力，4g移动通信技术无法满足未来的业务和用户体验需求，5g移动通信技术研究已在全球全面开展，5g移动通信技术作为目前最前沿的通信技术，该技术尚处于探索研究阶段。
本文从移动通信技术的发展历程展开分析，对5g移动通信技术的特点、优点及发展需求、趋势做简要介绍，希望大家能对5g技术有一个初步的了解。
关键词：移动通信技术；5g；发展历程；特点及优点；发展趋势。
一、移动通信技术的发展历程。
目前，4g已经进入规模商用阶段，5g是继4g后新一代的移动通信技术，从移动通信发展现状以及技术、标准与产业的演进趋势来看，未来5g移动通信技术的演进存在三条重要的演进路线，分别为以lte/lte-advanced为代表的蜂窝演进路线。
5g（fifth-generation）即第五代移动**系统，是4g移动通信技术的延伸。目前尚未有任何一家标准制定组织或者电信公司的公开规格，也没有在任何官方文件中有所涉及，即该技术尚未有具体的标准。但是，随着社会的发展，人们对通信技术领域的期望越来越高，5g移动通信技术，势必得到飞速的发展。
移动通信技术发展到现在，经历了四个发展阶段。
第一代（1g）通信技术自上世纪80年代初期被提出，历经十年的发展问世，这一代移动通信技术主要是通过模拟传输，因此具有速度低、质量差、安全性差、没有加密、业务量小的特点及不足。
第二代（2g）通信技术的发展开始于二十世纪九十年代初期，该技术通过采用更密集的技术结构以及引用智能技术等，较1g技术有所进步，但依然不能真正满足移动通信业务的发展需求。
第三代（3g）通信技术的问世，通过应用智能信号等处理技术，已经能够提供前两代技术无法提供的移动宽带服务，但该技术中频谱利用效率还是比较低，依然有大量宝贵的频谱资源未得到充分利用，因此，3g技术同样还是远远不能满足未来人们对于通信技术的需求。
***（4g）通信技术在这种背景下提出，其**图像传输的效果可以媲美高清晰电视；拥有极高的**速度及灵活的计费方式等，具有前三代无可比拟的先进性。
但是，随着科技的发展、社会的进步，人们对于网络通信技术的要求也是与日俱增，尚处于研发阶段的第五代（5g）通信系统，作为当前最新一代的通信系统，符合了移动通信技术之发展规律，较***通信技术相比，其用户体验、传输延时、系统安全和覆盖性能能等各方面都有显著的提高。5g移动通信技术将紧密结合其他通信技术，构成新一代无比先进的移动信息网络。在未来十年的时间内，能够满足人们对移动通信技术的发展需求。
二、5g移动通信技术的发展要求。
随着移动技术的发展，用户体验要求不断提升，4g移动通信技术无法满足未来的业务和用户体验需求，5g移动通信技术研究已在全球全面开展。
一）中国imt-2020(5g)推进组关键技术指标要求有：
1.规模和场景：十倍用户数密度增长、百倍数据流量密度增长、两倍移动速率增加。
2.数据率：千倍单位面积容量增长、百倍用户体验速率增长、几十倍峰值传输速率增长。
3.时延：十倍端到端延时降低。
4.能耗和成本：百倍能效增加、十倍谱效增加、百倍成本效率增加。
二）5g移动技术带来的挑战。
多频段、多接入模式、小的覆盖半径给网络技术；新型通信技术和高频段开发给半导体技术；小区密集化以及移动设备的增加导致的干扰制约网络容量增长和传输速率增加；海量设备带来的能耗增加为绿色通信的要求；信道在高速移动条件下的恶化和高频段信道的开发为高传输速率技术；有限的频谱资源一直以来制约着无线通信系统性能提升。
三、5g移动技术的关键传输技术。
1.认知无线电：提高已分配频谱的利用效率。
2.频谱拓展技术：
毫米波通信，开发高频段。
优势：可用频带宽，可提供几十ghz带宽、波束集中，提高能效、方向性好，受干扰影响小。
挑战：路径损耗大，不适合远程通信、受空气和雨水等影响较大、绕射能力差，nlos受限、如何实现随机接入、硬件实现复杂度高。
可见光通信。
优势：信号源为led，成本低、功耗低、可实现高速率传输(3.5gbps per led)、不易穿透障碍物，干扰小、可在照明的同时提供通信。
挑战：目前仅能实现单向通信，如何实现双向通信、可见光通信和射频通信的无缝切换。
3.大规模天线技术：大量天线为相对少的用户提供同传服务。
优势：系统容量和能量效率大幅度提升、上行和下行发射能量都将减少、用户间信道正交，干扰和噪声将被消除、信道的统计特性趋于稳定。
挑战：信道状态信息获取（导频污染问题）、信道测量与建模（不同场景信道）、发射机和接收机设计（降低复杂度）、天线单元及阵列设计（低能耗天线）
大规模天线应用场景：中心式天线系统、分布式天线系统。
4.新型传输波形技术：
1）ofdm传输波形技术。
优势：频谱利用效率高、抗频率选择性衰落、利用fft/ifft模块，容易实现。
挑战：载波频偏导致码间串扰和用户间干扰、循环前缀（cp）降低了频效和能效、毫米波频段的实现。
2）滤波器组多载波。
5.非正交多址接入技术。
优势：可规避用户间干扰、系统实现容易。
挑战：根据信息论，正交多址系统可达容量次优。
6.先进编码与调制技术：空间调制、频率正交幅度调制。
7.能效提升技术。
8.网络覆盖增强技术。
三、5g移动通信技术的特点及优点。
一）5g移动通信技术的特点。
1.频谱利用率高。
在5g移动通信技术中，高频段的频谱资源将被应用的更为广泛，但是在目前科技水平条件下，由于会受到高频段无线电波的穿透能力影响，高频段频谱资源的利用效率还是会受到某种程度的限制，但这不会影响光载无线组网、有线与无线宽带技术的融合等技术的普遍应用。
2.通信系统性能有很大提高。
传统的通信系统理念，是将信息编译码、点点之间的物理层面传输等技术作为核心目标，而5g移动通信技术的不同之处在于，它将更加广泛的多点、多天线、多用户、多小区的相互协作、相互组网作为重点的研究突破点，以大幅度提高通信系统的性能。
3.设计理念先进。
在通信业务中，占据主导地位的是室内通信业务的应用，5g移动通信系统的优先设计目标定位在室内无线网络的覆盖性能及其业务支撑能力上，这将改变传统移动通信系统的设计理念。
4.能耗和运营成本降低。
5g无线网络的“软”配置设计，将是未来该技术的重要研究、探索方向，网络资源可以由运营商根据动态的业务流量变化而实时调整，这样，可以有效降低能耗和网络资源运营成本。
5.主要的考量指标。
5g通信网络技术的研究，将更为注重用户体验，交互式游戏、3d、虚拟实现、传输延时、网络的平均吞吐速度和效率等指标将成为考量5g网络系统性能的关键指标。
二）5g移动通信技术的优点。
5g移动通信技术，作为最新一代的移动通信技术，其应用必将大大提高频谱利用效率及其能效，在资源利用和传输速度效率方面较4g移动通信技术能提高至少一个等级，在系统安全、传输时延、用户体验、无线覆盖的性能等各个方面也将得到显著的提升。5g移动通信技术结合其他无线通信技术后，将构成新一代高效、完美的移动信息网络，可以满足未来十年的移动信息网络的发展需求。不久的将来，5g移动通信系统一定程度上还将具备较大的灵活性，实现自我调整、网络自感知等智能化功能，可以有充分的准备应对未来移动网络信息社会的不可**的飞速发展。
三、5g移动通信技术发展的趋势。
5g移动通信技术，已经成为移动通信领域的全球性研究热点。随着科学技术的深入发展，5g移动通信系统的关键支撑技术会得以明确，在未来几年，该技术会进入实质性的发展阶段，即标准化的研究与制定阶段。同时，5g移动通信系统的容量也会大大提升，其途径主要是进一步提高频谱效率、变革网络结构、开发并利用新的频谱资源等。
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