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近年來，第五代移動通信系統(tǒng)5G已經(jīng)成為通信業(yè)和學術(shù)界探討的熱點。5G的發(fā)展主要有兩個驅(qū)動力。一方面以長期演進技術(shù)為代表的第四代移動通信系統(tǒng)4G已全面商用，對下一代技術(shù)的討論提上日程；另一方面，移動數(shù)據(jù)的需求爆炸式增長，現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)難以滿足未來需求，急需研發(fā)新一代5G系統(tǒng) [1] 。

5G的發(fā)展也來自于對移動數(shù)據(jù)日益增長的需求。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的設(shè)備接入到移動網(wǎng)絡中，新的服務和應用層出不窮，移動寬帶用戶在2018年有望達到90億，到2020年，預計移動通信網(wǎng)絡的容量需要在當前的網(wǎng)絡容量上增長1000倍。移動數(shù)據(jù)流量的暴漲將給網(wǎng)絡帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。首先，如果按照當前移動通信網(wǎng)絡發(fā)展，容量難以支持千倍流量的增長，網(wǎng)絡能耗和比特成本難以承受；其次，流量增長必然帶來對頻譜的進一步需求，而移動通信頻譜稀缺，可用頻譜呈大跨度、碎片化分布，難以實現(xiàn)頻譜的高效使用；此外，要提升網(wǎng)絡容量，必須智能高效利用網(wǎng)絡資源，例如針對業(yè)務和用戶的個性進行智能優(yōu)化，但這方面的能力不足；最后，未來網(wǎng)絡必然是一個多網(wǎng)并存的異構(gòu)移動網(wǎng)絡，要提升網(wǎng)絡容量，必須解決高效管理各個網(wǎng)絡，簡化互操作，增強用戶體驗的問題。為了解決上述挑戰(zhàn)，滿足日益增長的移動流量需求，亟需發(fā)展新一代5G移動通信網(wǎng)絡 [1] 。

基本概念

5G移動網(wǎng)絡與早期的2G、3G和4G移動網(wǎng)絡一樣，5G網(wǎng)絡是數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡，在這種網(wǎng)絡中，供應商覆蓋的服務區(qū)域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區(qū)域。表示聲音和圖像的模擬信號在手機中被數(shù)字化，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換并作為比特流傳輸。蜂窩中的所有5G無線設(shè)備通過無線電波與蜂窩中的本地天線陣和低功率自動收發(fā)器（發(fā)射機和接收機）進行通信。收發(fā)器從公共頻率池分配頻道，這些頻道在地理上分離的蜂窩中可以重復使用。本地天線通過高帶寬光纖或無線回程連接與電話網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)連接。與現(xiàn)有的手機一樣，當用戶從一個蜂窩穿越到另一個蜂窩時，他們的移動設(shè)備將自動“切換”到新蜂窩中的天線 [3] 。

5G網(wǎng)絡的主要優(yōu)勢在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網(wǎng)絡，可達10Gbit/s，比當前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比先前的4G LTE蜂窩網(wǎng)絡快100倍。另一個優(yōu)點是較低的網(wǎng)絡延遲（更快的響應時間），低于1毫秒，而4G為30-70毫秒。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網(wǎng)絡將不僅僅為手機提供服務，而且還將成為一般性的家庭和辦公網(wǎng)絡提供商，與有線網(wǎng)絡提供商競爭。以前的蜂窩網(wǎng)絡提供了適用于手機的低數(shù)據(jù)率互聯(lián)網(wǎng)接入，但是一個手機發(fā)射塔不能經(jīng)濟地提供足夠的帶寬作為家用計算機的一般互聯(lián)網(wǎng)供應商 [3] 。

網(wǎng)絡特點

1. 峰值速率需要達到Gbit/s的標準，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)量傳輸。
2. 空中接口時延水平需要在1ms左右，滿足自動駕駛，遠程醫(yī)療等實時應用。
3. 超大網(wǎng)絡容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信。
4. 頻譜效率要比LTE提升10倍以上。
5. 連續(xù)廣域覆蓋和高移動性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s。
6. 流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高。
7. 系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升，表現(xiàn)為多用戶，多點，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡間靈活地自動調(diào)整。