5G 在通信技術標準核心性能指標和關鍵技術相比于 4G 都有巨大的改進。5G 通信技術作為第五代移動通信網絡，具備數十 Gbps 的理論峰值速率，1Gbps 的用戶體驗速率，每平方公里一百萬的連接數密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數 10Tbps的流量密度，以及每小時 500Km 以上的移動性，同時，5G 還將大幅提高網絡部署和運營的效率。面對多樣化場景的極端差異化性能需求，5G 的技術創新，在無線技術領域，有大規模天線陣列、超密集組網、新型多址和全頻譜接入等技術；在網絡技術領域，有基于軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）的新型網絡切片架構；此外，基于濾波的正交頻分復用（F-OFDM）、濾波器組多載波（FBMC)、全雙工、靈活雙工、終端直通（D2D）、網絡編碼、極化碼等也被認為是 5G 重要的潛在無線關鍵技術。
將毫米波與大規模 MIMO 結合，可以彌補毫米波損耗問題，提升系統的傳輸速率。大致劃分，在電磁波譜范圍內，可見光是納米波，5G 是毫米波到厘米波，4G 是分米波。相比現在民用通信廣泛應用的分米波，毫米波具有豐富的頻率資源，重視毫米波的研究和使用是 5G 的特點之一。單純的毫米波路徑損耗大，不適合遠距離傳輸。大規模 MIMO（Massive Multiple-Input Multiple-Output，大規模多收多發）技術指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，改善通信質量。接收端通過對多天線陣元接收到的各路信號進行加權合成，形成所需的理想信號。發射端對天線陣元饋電進行幅度和相位調整，可形成所需形狀的波束方向，這樣將原來全方位的接收方向圖轉換成了有零點、有最大指向的波瓣狀波束。通過多個天線實現多發多收，大規模 MIMO 波束成形技術能充分利用空間資源，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以成倍的提高系統信道容量，顯示出明顯的優勢、被視為 5G 移動通信的核心技術。
為了達到 5G 通信的設計標準，未來 5G 無線網絡覆蓋區域中，小功率基站的部署密度將達到現有站點密度的十倍以上。為了滿足 5G 時代移動網絡流量增大 1000 倍以及用戶體驗速率提升 10-100 倍的需求，除了增加頻譜帶寬和利用現有的無線傳輸技術提高頻譜利用率外，提升無線系統容量最為有效的辦法依然是通過增密小功率基站部署提升空間復用度。目前的無線通信系統通常采用小區分裂的方式減小小區半徑，然而隨著小區覆蓋范圍的進一步縮小，小區分裂將很難進行，需要在室內外熱點區域部署低功率小基站，形成超密集組網。據預測，在未來無線網絡宏基站覆蓋的區域中，各種無線接入技術的小功率基站的部署密度將達到現有站點密度的十倍以上。
