1.6 5G技术演进

为了能满足1.5节介绍的关键指标要求，5G时代必须采用更加激进的技术。其实，到了4G时代，移动通信网络的发展演进就已经出现了分支，如图1-6所示。

● 一边是大流量，一边是小数据。

● 一边是移动宽带，一边是物联网时代。

因此，为了满足未来移动通信用户数即网络容量的极大增长，以及满足巨大的物联网业务需求和超高的数据传输速率要求，除上述移动通信网络架构的演进之外，所谓第5代即5G移动通信技术也是从以下3个维度来演进的，如图1-7所示。

● 提升频谱效率。

● 扩展工作频段。

● 增加网络密度。

由于以下两项技术的普遍采用，移动通信的频谱利用效率也在不断演进和提高。

● 高阶调制技术：QPSK→16QAM→64QAM→256QAM→1024QAM，相应的调制效率也为2→4→6→8→10。

● 多天线技术支持的流数（Layer）：MIMO2×2→MIMO4×4→MIMO8×8→MIMO16×16→Massive MIMO256（智能天线阵列），最大同时支持16流传输。

频谱利用率越来越接近香农定律的极限值，移动通信频谱效率演进如图1-8所示。

另外，由于要支持超高数据传输速率，除了上面说的频谱效率提升，蜂窝小区的工作带宽也自然变得越来越大，或者引入多载波聚合（CA）技术提升小区带宽：200kHz→1.25MHz→5MHz→10MHz→20MHz→100MHz→200MHz→400MHz。无线频段也随之越来越往高频段扩展：700MHz→900MHz→1800MHz→2100MHz→2600MHz→3GHz→6GHz→24GHz。而频率越高的无线电波传播的损耗越大，穿透力越差，导致小区覆盖范围越来越小，如图1-9所示。

频段越高，小区覆盖范围越小，因此蜂窝网络密度也就越来越大，也就意味着运营商需要部署更多的基站，未来5G基站将无处不在，沿街每一个路灯柱子上面都有可能安装一个基站，每个家庭也将安装一个私有基站，面对这么庞大的网络基站规模，移动通信网络建设和维护成本也会越来越大。因此要求未来5G移动通信网络必须具备足够的灵活性，也就是说网络应该具有强大的自治力、自适应力和创造力，并能从无线环境中学习，各网元、各基站之间能相互协同工作、自适应优化、自适应配置，从而实现任何时间、任何地点的高可靠、高速率通信，以及对异构网络环境下有限的无线频谱资源进行高效利用。只有这样才能实现网络的虚拟化（Network Function Virtual，NFV）、协作化、云化（Cloud）和软件化（Soft Defined Network，SDN），网络维护成本才能足够低。