隨著 3D 影像、終端遊戲、增強現實、高清在線視頻、動畫等多媒體技術在移動通信中的廣泛應用，5G 通信技術應運而生。 在互聯網+時代，自動駕駛、車聯網、遠程醫療、社會網絡、複雜網路等新的移動互聯業務逐漸推開， 所有這些移動應用都需要 5G 網絡技術的覆蓋。與 3G、4G 移動網絡相比，5G 網絡將在網絡速度、 網絡新應用和使用滿意度等方面為用戶提供更加完善的服務 。 5G 網絡將滲透到互聯網金融、物聯網應用、工業自動化、醫療診斷等多個行業，真正實現物物相連、互聯互通，它將有效地提高廣大用戶的生活方式和生活品質。
一、5G 標準及關鍵技術
1.1 頻譜及標準關鍵技術
5G 標準頻譜主要集中在中高頻段，從 3.3~39GHz 之間被劃分成多個頻段[3]。 相較於前幾代移動通信技術，5G 所採用的中高頻段傳播損耗較大，網絡覆蓋所需要的成本較高。 其在上下行解耦、大規模 MIMO、波束聚合、波束賦形等方面需要更多的關鍵技術支撐。 根據 2018 年全球移動設備供應商協會
（GSA）發佈的報告，全球已經有 17 個國家計劃或已經發布了5G 商用牌照，我國工業和信息化部頒佈的 5G 標準中，通信頻段主要分佈在 3.3~3.6GHz 和 4.8~5.0GHz 之間[4]。
3GPP 5G 標準主要集中在無線接入網和核心網部分， 無線接入網方面主要解決新空口技術架構、站點存儲條件、網絡切片規劃、業務需求、安全及計費等。 核心網方面主要解決提升新空口技術競爭力、增強實時通信等關鍵技術。
1.2 通信傳輸標準及關鍵技術
在通信傳輸標準中，毫米波 mmWave 是主要的傳輸手段， 它的波長在 1~10mm， 其頻率較寬，5G 通信主要採用 28GHz 頻段和 60GHz 頻段， 儘管毫米波頻段具有大量的連續頻譜， 其可支持的接入速率也可超過 10GPbs，但是毫米波的繞射和衍射能力不足，其覆蓋面積較小，且信號在穿透過程中能量損耗較大[5]。 因此，5G 標準廣泛採用大規模 MIMO 和波束賦形技術來提高天線增益，擴大覆蓋面積。
大規模 MIMO 可提供更廣的空間自由度， 基站可以並行傳輸更大的數據流，而且大規模 MIMO 可定向發送波束，減少相互干擾和噪聲，從而提高傳輸速率[6]。 值得說明的是，大規模MIMO 天線的有效孔徑更大， 因此它可以接受更多的信號分集度，從而保證信號傳輸的可靠性。
在採用大規模 MIMO 天線以後，天線數量急劇增加，從而加重通信系統的成本和功耗。因此在 5G 通信中混合波束賦形被廣泛採用。 混合波束賦形技術通過發射正交下行鏈路參考信號產生模擬波束， 然後用戶設備檢測該參考信號和報告的模擬波束，從而配置完成混合波束賦形信號進行數據傳輸。
二、5G 通信技術應用前景分析
2.1 高速智能應用逐漸加強
4G 移動通信在傳統網絡應用方面已經獲得了較大成功，
5G 通信網絡在網絡速度提高的同時，將更加註重網絡的智能化。 隨著雲計算技術的不斷進步，手持終端低處理能力可以通過 5G 智能化和雲計算技術進行彌補和提高[7]。 在雲計算環境下，雲存儲、大數據處理等技術將在 5G 網絡環境下被廣泛應用，為用戶提供更加有效及時的傳輸、處理和存儲體驗。 在這些條件下，5G 能為互聯網+的各項應用提供基礎條件。
2.2 端到端直接通信技術廣泛應用
現有無線通信技術是以基站為中心的星型網絡， 所有終端通過基站轉接進行互聯通信[8]。 這種網絡拓撲結構限制了網絡的覆蓋度和通信容量。 而在 5G 網絡中，可以進行端到端的直接通信（D2D），允許終端進行近距離直接數據傳輸，不需要中間節點（基站）的轉接，從而提高通信的覆蓋面積和用戶體驗度。 在端到端技術支撐下，用戶終端的即時通信、物聯網等行業的應用將獲得更快、更好的發展。
2.3 自組織網絡、複雜網絡獲得更大發展
傳統網絡構建和配置需要運營商組建和維護， 需要大量的人力成本和資源成本[9]。在 5G 網絡中，用戶可以根據自身需求， 自組織網絡， 可以自由配置、自由通信， 減少運營商的參與， 既降低成本又能提高效率。 在這種多種制式的複雜網絡中，將會產生多層、多結構、多種接入方式的網絡，從而刺激相關網絡應用的發展，提高 5G 網絡的商業應用。
三、展望
5G 移動通信技術是未來網絡的發展方向， 隨著 5G 標準及關鍵技術的確定及不斷完善， 未來無線通信網絡將在智能通信、端到端直接通信、複雜自組織網絡方面獲得更加廣泛的應用，也必將刺激互聯網行業的巨大商機，必然會出現更多、更方便的無線通信產品，也會催生一批 5G 創新企業，推動互聯網商業的發展。（作者：浩學哥）