5G 作為 4G 的延續，在核心網部分不會有太大的變動，其關鍵技術集中在無線部分。那麼 5G究竟有哪些關鍵技術，我們來羅列幾大關鍵關鍵技術，當然，應該遠不止這些。
我們知道 3G 採用直接序列分碼多重進接（Direct Sequence CDMA ，DS-CDMA）技術，手機接收端使用 Rake 接收器，由於其非正交特性，就得使用快速功率控制（Fast transmission power control ，TPC)來解決手機和小區之間的遠-近問題。而 4G 網路則採用正交分頻多重進接（OFDM）技術，OFDM 不但可以克服多徑干擾問題，而且和 MIMO 技術配合，極大的提高了資料速率。由於多使用者正交，手機和小區之間就不存在遠-近問題，快速功率控制就被捨棄，而採用 AMC（自適應編碼）的方法來實現鏈路自適應。NOMA 希望實現的是，重拾 3G 時代的非正交多使用者複用原理，並將之融合於現在的 4G OFDM 技術之中。
從 2G，3G 到 4G,多使用者複用技術無非就是在時域、頻域、碼域上做文章，而NOMA 在 OFDM 的基礎上增加了一個維度——功率域。新增這個功率域的目的是，利用每個使用者不同的路徑損耗來實現多使用者複用。實現多使用者在功率域的複用，需要在接收端加裝一個 SIC（持續干擾消除），通過這個干擾消除器，加上通道編碼（如 Turbo code 或低密度奇偶校驗碼（LDPC)等），就可以在接收端區分出不同使用者的訊號。
NOMA 可以利用不同的路徑損耗的差異來對多路發射訊號進行疊加，從而提高訊號增益。它能夠讓同一小區覆蓋範圍的所有移動裝置都能獲得最大的可接入頻寬，可以解決由於大規模連線帶來的網路挑戰。NOMA 的另一優點是，無需知道每個通道的 CSI（通道狀態資訊），從而有望在高速移動場景下獲得更好的效能，並能組建更好的移動節點回程鏈路。
在 OFDM 系統中，各個子載波在時域相互正交，它們的頻譜相互重疊，因而具有較高的頻譜利用率。OFDM 技術一般應用在無線系統的資料傳輸中，在 OFDM系統中，由於無線通道的多徑效應，從而使符號間產生干擾。為了消除符號問干擾(ISl)，在符號間插入保護間隔。插入保護間隔的一般方法是符號間置零，即傳送第一個符號後停留一段時間(不傳送任何資訊)，接下來再傳送第二個符號。在 OFDM系統中，這樣雖然減弱或消除了符號間干擾，由於破壞了子載波間的正交性，從而導致了子載波之間的干擾(ICI)。因此，這種方法在OFDM系統中不能採用。在OFDM系統中，為了既可以消除 ISI，又可以消除 ICI，通常保護間隔是由CP（Cycle Prefix ，迴圈字首來)充當。CP 是系統開銷，不傳輸有效資料,從而降低了頻譜效率。而 FBMC 利用一組不交疊的帶限子載波實現多載波傳輸，FMC 對於頻偏引起的載波間干擾非常小，不需要 CP（迴圈字首），較大的提高了頻率效率。
什麼叫毫米波？頻率 30GHz 到 300GHz,波長範圍 10 到 1 毫米。由於足夠量的可用頻寬，較高的天線增益，毫米波技術可以支援超高速的傳輸率，且波束窄，靈活可控，可以連線大量裝置。
MIMO 技術已經廣泛應用於 WIFI、LTE 等。理論上，天線越多，頻譜效率和傳輸可靠性就越高。大規模 MIMO 技術可以由一些並不昂貴的低功耗的天線元件來實現，為實現在高頻段上進行行動通訊提供了廣闊的前景，它可以成倍提升無線頻譜效率，增強網路覆蓋和系統容量，幫助運營商最大限度利用已有站址和頻譜資源。我們以一個 20 平方釐米的天線物理平面為例，如果這些天線以半波長的間距排列在一個個方格中，則：如果工作頻段為 3.5GHz，就可部署 16 副天線。
認知無線電技術最大的特點就是能夠動態的選擇無線通道。在不產生干擾的前提下，手機通過不斷感知頻率，選擇並使用可用的無線頻譜。
通道容量與頻寬和 SNR 成正比，為了滿足 5G 網路 Gpbs 級的資料速率，需要更大的頻寬。頻率越高，頻寬就越大，通道容量也越高。因此，高頻段連續頻寬成為 5G 的必然選擇。得益於一些有效提升頻譜效率的技術（比如：大規模 MIMO），即使是採用相對簡單的調變技術（比如 QPSK),也可以實現在 1Ghz 的超頻寬上實現 10Gpbs 的傳輸速率。
立體分層網路（HetNet）是指，在宏蜂窩網路層中布放大量微蜂窩（Microcell）、微微蜂窩（Picocell）、毫微微蜂窩（Femtocell）等接入點，來滿足資料容量增長要求。到了 5G 時代，更多的物-物連線接入網路，HetNet 的密度將會大大增加。
未來的網路是一個融合的網路，載波聚合技術不但要實現 LTE內載波間的聚合，還要擴充套件到與 5G、WIFI 等網路的融合。多技術載波聚合技術與 HetNet 一起，終將實現萬物之間的無縫連線。