5G移动通信：关键技术与未来趋势

"5G移动通信发展趋势与若干关键技术"，由尤肖虎、潘志文、高西奇等人撰写，发表于《中国科学:信息科学》2014年第44卷第5期，探讨了5G移动通信的基本需求、技术特点和发展途径，并重点讨论了7项关键技木，包括大规模天线阵列、基于滤波器组的多载波技术、全双工复用、超密集网络、自组织网络、软件定义网络和内容分发网络。 5G移动通信是2020年后的新一代通信系统，其主要目标是提升频谱效率和能源效率，提供比4G更高的传输速率和资源利用率，同时优化无线覆盖、降低传输延迟、增强系统安全性和提升用户体验。随着移动互联网流量的急剧增长，5G必须具备处理这一增长的能力，并且在设计上考虑支持大量传感设备和机器对机器（M2M）通信。 1. **大规模天线阵列**：5G的一个关键技术是大规模天线阵列，它通过使用数量众多的小型天线来实现更精确的信号定向和空间复用，从而提高频谱效率和能量效率，降低干扰。 2. **基于滤波器组的多载波技术**：与传统的OFDM（正交频分复用）相比，这种技术能更有效地利用频谱资源，减少信号间的相互干扰，提高数据传输速率。 3. **全双工复用**：传统通信系统中，频率或时间资源通常是单向使用的，而全双工复用允许在同一频率和时间内同时进行上传和下载，极大地提高了通信效率。 4. **超密集网络**：为了满足高容量需求，5G将采用超密集网络部署，即在较小区域内部署更多的基站，提高网络容量，但同时也需要解决相互干扰问题。 5. **自组织网络**：5G网络将具有自我配置、自我修复和自我优化的能力，以适应快速变化的环境和用户需求，提高网络稳定性。 6. **软件定义网络**（SDN）：通过将控制平面与数据平面分离，SDN使得网络的管理和配置更为灵活，可以实现快速的服务部署和资源调度。 7. **内容分发网络**（CDN）：为减少延迟并优化用户体验，5G会更加依赖CDN，将内容缓存在靠近用户的边缘节点，减少内容传输的距离和时间。 此外，文章还提到了国内5G移动通信的研发活动和近期发展目标，强调5G系统需具备网络自感知、自调整等智能化能力，以适应未来移动信息社会的复杂需求。这些关键技术的综合运用将构建起一个高效、灵活且智能的5G移动通信网络，服务于未来的各种应用场景，如智慧城市、自动驾驶、远程医疗等。