5G通信技術(shù)應(yīng)用場景和關(guān)鍵技術(shù)策略

郭振慧　劉穎

摘要：隨著人類社會傳輸數(shù)據(jù)量的成倍增加，人們對更高速率的移動通信需求日益增多，適用于移動數(shù)據(jù)和移動設(shè)備超高速運作的第五代移動通信（簡稱5G）已成為全球矚目的研發(fā)熱點。具有高速率、低延時、大規(guī)模連接和高可靠性等優(yōu)點的5G會使人工智能、云計算和無人駕駛等一系列高新技術(shù)從實現(xiàn)走向應(yīng)用普及，在網(wǎng)絡(luò)安全、上網(wǎng)體驗等方面5G也有著出色的表現(xiàn)。主要針對目前正在攻堅的5G通信技術(shù)展開了討論。通過探討5G通信的相關(guān)技術(shù)，并且對其發(fā)展前景做了展望。

關(guān)鍵詞：5G通信;關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用

1 引言

由于互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，各個行業(yè)之間的競爭也越來越激烈，4G通訊技術(shù)對社會的發(fā)展帶來了很大的積極影響，然而，在高速發(fā)展的今天，為了滿足社會的發(fā)展的需要，4G通訊技術(shù)已經(jīng)滿足不了當(dāng)前社會的發(fā)展步伐，從而，推動了5G通訊技術(shù)的產(chǎn)生。特別當(dāng)前新興的人工智能，不僅會提高日常的工作效率，還推動了當(dāng)前智能化的不斷完善與升級，逐漸的向更好的方向發(fā)展。5G時代的到來，對社會來說又是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個變革，對社會的發(fā)展起著帶動作用。5G時代是一個更加人性化的時代，會加大對人的關(guān)注度，以提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)為社會。

2 5G通信現(xiàn)存問題

（1）5G信號質(zhì)量問題。在一部分區(qū)域內(nèi)進行5G信號試驗時，相比于4G抗干擾能力明顯下降，信號并不穩(wěn)定且易丟失，用戶的反饋不理想，這一種可行性存在問題的5G信號有待進一步增強抗干擾能力。（2）5G基站部署問題。首先，由于使用了Massive MIMO技術(shù)，基站和手機的能耗都增長了不少，許多5G基站在部署時都遇到了用電、引電等許多相關(guān)問題，手機廠商正積極尋找方案解決5G設(shè)備能耗提高的問題。其次，由于5G電磁波本身的原因，普及信號所需基站數(shù)量遠遠大于以往的基站數(shù)，基站建設(shè)的規(guī)劃也更加復(fù)雜，需要綜合考慮美觀、安全、綠色和信號傳播效率等等問題。（3）全新的商業(yè)模式。在4G時代，流量經(jīng)營已經(jīng)走向衰落，5G通信及其背后眾多的垂直行業(yè)需要一個全新的商業(yè)模式。另外，加上耗資巨大的5G基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)等問題，通訊公司投資壓力巨大。就目前而言，5G技術(shù)還未有一個行之有效的商業(yè)模式來進行運營。（4）多樣化的芯片?；诒姸嗟南嚓P(guān)行業(yè)的場景對5G通信的不同需求，無論是云端還是終端都有大量多樣化的需求，如果用同一芯片去同時滿足這些需求，在能耗上升的同時還會帶來可靠性降低等一系列問題。

3 5G無線通信的技術(shù)

3.1 天線傳輸技術(shù)

5G技術(shù)還利用多天線傳輸技術(shù)。這一技術(shù)結(jié)合天線陣列技術(shù)，不僅可以提高信息傳送的可靠性，同時還極大提升了頻率的利用率。要想更深度的利用空間維度資源，就要加大應(yīng)用大規(guī)模陣列技術(shù)，也只有這樣，才能在實現(xiàn)5G在實際應(yīng)用中同時服務(wù)多個用戶。另外，5G技術(shù)中使用的改良后的多天線傳輸技術(shù)，既可以提升下載速度，與此同時還使芯片的面積大大縮小。將多天線傳輸技術(shù)應(yīng)用到各區(qū)網(wǎng)絡(luò)基站中，在進一步加快有源天線技術(shù)的應(yīng)用的同時還使3D波束賦形得以實現(xiàn)，而3D波束賦形的實現(xiàn)也為多天線傳輸技術(shù)功能的提升奠定了基礎(chǔ)。和4G技術(shù)中天線不同，5G技術(shù)中的天線在設(shè)計中對軍用相控雷達設(shè)計理念進行改良，在一定程度上使5G技術(shù)系統(tǒng)的自由度得以提升。總而言之，對天線傳輸技術(shù)的應(yīng)用，使5G無線通信技術(shù)中系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量大大提升，促進我國經(jīng)濟的發(fā)展。

3.2 高精度同步傳送技術(shù)

5G時代的到來對人的影響是很大的，更加人性化的服務(wù)，會提升人們?nèi)粘Ｉ畹氖孢m度。由于覆蓋性比較強，5G技術(shù)又是物聯(lián)網(wǎng)的時代，比如：會把公用廁所，變電設(shè)備等通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，如有出現(xiàn)任何的故障都可以將精確的信息傳遞到有關(guān)部門，可以及時地進行處理。大大的提高了工作效率，還降低了日常工作中帶來的工作壓力。然而，對日常的工作人員也提出了更高的要求，一些人力勞動已經(jīng)被機器所取代，只有不斷提升自身的技術(shù)水平才能夠在社會上更好的發(fā)展。

3.3 多入多出天線技術(shù)

多入多出天線技術(shù)的主要作用是對信號的強弱進行相關(guān)的測試，其中信號的容量與天線的數(shù)量基本保持不變的比例，MIMO系統(tǒng)可以增強信道的容量甚至倍增，這在一定程度上可以提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在之前的無線通信歷程中這個技術(shù)就曾被使用過，因此該技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)比較成熟。但是天線使用數(shù)量的增加一定程度上也占用了系統(tǒng)空間。在實際的使用過程中，外界的很多環(huán)境因素都無法準確地預(yù)測，但是天線的使用數(shù)量卻可以很好地掌控在一個合理的范圍之內(nèi)。

3.4 D2D技術(shù)

作為5G關(guān)鍵候選技術(shù)之一的D2D（Device to Drvice）技術(shù)自2008年被提出后一直被各通信公司關(guān)注研究。D2D技術(shù)通過使一定范圍內(nèi)的通信設(shè)備直接通信來達到降低服務(wù)基站的負荷和提高無線通信性能等目的，與D2D類似的直通技術(shù)有很多，如藍牙（短距離分雙工通信）、Wi-Fi Direct和Flash Lin Q技術(shù)，雖然有著更佳的通信性能卻由于種種原因后兩者沒有實現(xiàn)大范圍商用。相對于以上技術(shù)，D2D技術(shù)更加實用，在同一個基站下，用戶不僅可以進行與云端進行信息傳遞，也可以在無網(wǎng)絡(luò)時利用基站的信令時與另一個用戶進行直接的信息交互。D2D技術(shù)與藍牙、WLAN這些基于ISM頻段的短距離通信技術(shù)的不同之處在于使用了通信商的授權(quán)頻段，可以滿足人與人之間大量的信息交互，干擾環(huán)境可控且具有更高的可靠性。

4 5G通信技術(shù)的發(fā)展

目前，5G技術(shù)的研發(fā)和探究如火如荼，全世界仿佛達成了共識，5G技術(shù)必定是未來全球移動通信的重點研究領(lǐng)域，通過對之前的3G、4G技術(shù)的研究，我國的移動通信水平已經(jīng)得到了飛躍和提升，我國的移動產(chǎn)業(yè)以及很多的移動通信企業(yè)都依靠這股浪潮不斷發(fā)展，目前已經(jīng)可以預(yù)測到，在可見的將來，5G通信技術(shù)必定會成為商業(yè)領(lǐng)域中的重要內(nèi)容，并且會帶動周邊的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。得益于政府的大力支持和政策優(yōu)待，我國的5G技術(shù)已經(jīng)明確了發(fā)展前景，基本的框架已經(jīng)形成，為之后的發(fā)展奠定了非常堅實的基礎(chǔ)。目前，5G技術(shù)如何實現(xiàn)超高能效的無線傳輸技術(shù)，保障信號的抗干擾能力，這些之前一直阻礙人們的問題正在逐漸被解決，不過目前很多技術(shù)的難點一直未能完全攻克，例如多入多出技術(shù)以及高頻率段資源的傳輸質(zhì)量等。但是伴隨著5G時代的到來，我們的生活也一定會發(fā)生翻天覆地的變化。信息承載能力的提高意味著人們的做事效率和社會協(xié)作的效率也會大大提高，社會變得智能化、信息化。從歷史進程上來看，人類歷史上每一次信息傳輸能力的提高都會不斷帶動人類生產(chǎn)力水平的發(fā)展，我們與世界之間的距離會因為信息傳輸?shù)倪M步而不斷縮短，我們和世界會因為5G而改變，變得更加緊密。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，會極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞?，覆蓋性比較強，利用互聯(lián)網(wǎng)將各種設(shè)備相結(jié)合，一旦設(shè)備出現(xiàn)問題，就可以及時的反饋到有關(guān)部門。5G技術(shù)的應(yīng)用在社會上對人們來說，不僅會提供更加便捷的生活方式，還會提高工作效率。5G時代的到來會帶給人們更多的驚喜。

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（作者單位：1.濟南職業(yè)學(xué)院電子工程學(xué)院;

2.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司威海市分公司）