AIoT 技术分析：5G
随着通信技术的不断发展，我国在通信技术方面已经实现了多元化和多 角度的发展，从最初的第一代模拟技术，到现在的5G技术，从纯语音业务的 发展到语音、数据、业务平台、物联网业务的多元化发展
随着通信技术的不断发展，我国在通信技术方面已经实现了多元化和多 角度的发展，从最初的第一代模拟技术，到现在的5G技术，从纯语音业务的
发展到语音、数据、业务平台、物联网业务的多元化发展。随着物联网技术 的不断推广，以“信息随心至，万物触手及”为愿景，5G技术的发展成为必
然，5G已经成为全球业界研发的焦点和各通信大国竞争的主战场。
5G 的概念
5G发展概述5G（5th Generation）即第五代移动通信技术，此前已 经历四代技术演进：第一代移动通信是已经淘汰的模拟通信技术，通信标 准较多，但主要市场由美国摩托罗拉垄断；第二代数字移动通信技术主要 使用欧盟主导的GSM制式，现在仍是主流通信网络，美国高通的CDMA （IS-95）制式成为下一代技术的基石；第三代移动通信有WCDMA、 CDMA2000和TD-SCDMA三种制式，全球主流标准是WCDMA，中国主导 开发的TD-SCDMA制式仅有中国移动等少部分运营商使用；目前已经进入 规模商用阶段的第四代移动通信，主要是欧美通信公司主导的LTE-Advance FDD，而中国主导的LTE-Advance TDD技术也已经占据市场一席之地；国际 电信联盟已经在2020年完成第五代移动通信全球统一标准的制定，并逐步 投入商用。
5G移动通信技术的总体愿景是“信息随心至，万物触手及”，通过高 接入速率、低使用时延、海量连接能力、超高流量密度，实现人与物的智 能互联、信息的高速传输，从而渗透到未来社会各个领域，构建以用户为 中心的全方位信息生态系统。
IMT-2020（56）推进组《5G愿景与需求白皮书》中提出5G需要具备 比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万 的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每小时500Km以上的移动性和数 10Gbps的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本 的三个性能指标。同时，5G还需要大幅提高网络部署和运营的效率，相比 2021 AIoT产业综述报告 2021 AIoT产业综述报告 2021 AIoT产业综述报告 24 4G，频谱效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上。
5G 的关键技术
5G作为新一代通信技术，其涉及较多的新兴技术，其中就有非正交多 址接入技术、D2D通信技术、大规模MIMO、超密集组网、软件定义网络、 毫米波通信技术等，以下对这些技术做一个简单介绍。
非正交多址接入技术
非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access NOMA）的原理 是在发送端采用非正交发送，人为引入干扰，在接收端通过串行干扰删除 （SIC）接收机来正确解调。 NOMA的子信道传输采用正交频分复用（OFDM）技术，这是一个4G 的基础技术，子信道之间是正交的，因此就互不干扰，但是一个子信道上 不再只分配给一个用户，而是分给了多个用户共享。而同一子信道上不同 用户之间是非正交传输，这样会造成用户间的干扰，也就因此，在接收端 要采用SIC技术进行多用户检测。由于子信道分配了多个用户，因此这一技 术可扩大容量，此外还有干扰低、适合高速移动的优点。
D2D通信技术
D2D（Device to Device）主要用于拓展网络连接、接入方式，无需 借助基站，实现通信终端之间直接通信。由于直接通信，距离更短，信道 质量就更高，能实现较高的数据速率、较低时延、较低功耗。通过分布各 处的终端，能改善覆盖。对于频谱稀缺的移动通信，频谱资源可以高效利 用。更灵活的网络架构和连接方法，提升了链路灵活性和网络可靠性。
就目前来说，D2D采用广播、组播和单播技术，以后发展包括中继技术、多天线技术、联合编码等扩展技术。
大规模MIMO MIMO是多输入输出，4G-LTE系统中一般是4、8根，而大规模MIMO 可以达到上百根。这些天线以大规模阵列的方式集中放置，这样一来，基 站覆盖范围内，多用户可在同一时频资源上与基站同时通信，提升频谱效 率。其次，大规模天线带来分集增益、阵列增益，可提升用户与基站通信 功率效率。当天线规模大时，一些随机性会变得稳定，这就使得大规模 MIMO和普通MIMO有区别，可以成为5G技术中一个实用的技术。
