5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景與關(guān)鍵技術(shù)研究

摘? 要：本文就5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，關(guān)鍵技術(shù)包括新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、多天線(xiàn)傳輸、智能化、D2D技術(shù)以及同時(shí)同頻雙全工等;而應(yīng)用場(chǎng)景包括mMTC型應(yīng)用場(chǎng)景、低延時(shí)和高可靠應(yīng)用場(chǎng)景、超密集部署、宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景、uRLLC型應(yīng)用場(chǎng)景、eMMB型應(yīng)用場(chǎng)景、機(jī)器間通信場(chǎng)景等。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù);5G應(yīng)用場(chǎng)景;5G關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）22-0058-03

Abstract：In this paper，the application scenarios and key technologies of 5G communication technology are studied. The key technologies include new network architecture，multi antenna transmission，intelligence，D2D technology and simultaneous dual full frequency. The application scenarios include mMTC application scenario，low delay and high reliability application scenario，ultra intensive deployment，macro coverage enhancement application scenario and uRLLC application scenario，eMMB application scenarios，inter machine communication scenarios，etc.

Keywords：5G communication technology;5G application scenario;5G key technology

0? 引? 言

4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)基本普及，同時(shí)已經(jīng)開(kāi)始往5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展。就5G無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的概念來(lái)講，其應(yīng)用將會(huì)使社會(huì)更進(jìn)一步，邁入到高智能高融合的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。所以，為了有效地開(kāi)展5G無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)，必須加大對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的投入，對(duì)目前出現(xiàn)的各項(xiàng)干擾進(jìn)行認(rèn)真分析，同時(shí)制定有針對(duì)性的解決方案，使所有資源的使用率能夠得以提升。

1? 5G通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

1.1? eMMB型應(yīng)用場(chǎng)景

VR技術(shù)是eMMB型應(yīng)用場(chǎng)景的代表作品，該技術(shù)能夠在一定程度上體現(xiàn)寬度的高能需求，同時(shí)，eMMB型應(yīng)用場(chǎng)景也是5G通信技術(shù)中最為基本的應(yīng)用場(chǎng)景。在當(dāng)前階段，5G通信技術(shù)有三個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)，分別是穩(wěn)定、快速和準(zhǔn)確。因此，在最基本的應(yīng)用場(chǎng)景中，5G通信技術(shù)不僅能夠?qū)⒖焖袤w現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)還能夠表現(xiàn)出高效[1]。不管是VR技術(shù)展示層面，還是信息同步展示層面，5G通信技術(shù)都更為快速。就應(yīng)用場(chǎng)景描述方面舉個(gè)例子，一部時(shí)長(zhǎng)為兩個(gè)小時(shí)，容量為2G的高清電影，在5G通信技術(shù)的下載速度中，只需要1秒便能夠順利地將其下載[2]。

1.2? uRLLC型應(yīng)用場(chǎng)景

在自動(dòng)駕駛技術(shù)中，能夠?qū)RLLC型應(yīng)用在通信技術(shù)方面的及時(shí)性和可靠性體現(xiàn)出來(lái)，5G通信技術(shù)有著非常多的應(yīng)用場(chǎng)景，但uRLLC型應(yīng)用場(chǎng)景的優(yōu)點(diǎn)無(wú)疑是所有應(yīng)用場(chǎng)景中最多的一個(gè)[3]。我國(guó)5G通信技術(shù)有兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，其一是通信技術(shù)的可靠性，其二是通信技術(shù)的高傳輸性。5G通信技術(shù)在下載速度方面，與4G通信技術(shù)相比，前者的下載速度是后者的幾十倍，并且在下載的過(guò)程中，5G通信技術(shù)有著比較良好的連線(xiàn)性。5G通信技術(shù)包含三個(gè)特性，即時(shí)性、高效性和可靠性，這三種特性能夠最大程度地推動(dòng)uRLLC型應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)，從而促進(jìn)5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)[4]。

1.3? mMTC型應(yīng)用場(chǎng)景

mMTC型應(yīng)用場(chǎng)景中，有一個(gè)極具代表性的案例——智慧城市，該案例能夠充分體現(xiàn)大量機(jī)器的通信需求[5]。在上文中，eMMB型應(yīng)用場(chǎng)景以及uRLLC型應(yīng)用場(chǎng)景的描述，都是從5G通信技術(shù)微觀層面來(lái)進(jìn)行分析的，不管是eMMB型應(yīng)用場(chǎng)景還是uRLLC型應(yīng)用場(chǎng)景，兩者都沒(méi)有強(qiáng)連接功能，唯有mMTC型應(yīng)用場(chǎng)景擁有強(qiáng)連接功能。強(qiáng)連接功能主要優(yōu)點(diǎn)是可以將生產(chǎn)環(huán)境和消費(fèi)環(huán)節(jié)進(jìn)行覆蓋，不僅可以將生產(chǎn)環(huán)境和消費(fèi)環(huán)節(jié)融入到互聯(lián)網(wǎng)中，同時(shí)還可以將市場(chǎng)融入到物聯(lián)網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的目的。在智慧城市中，5G通信技術(shù)能夠?qū)Χ喾N事物實(shí)現(xiàn)智能化管理，比如路燈、路口、井蓋等，并且還能夠保證基礎(chǔ)交通設(shè)備的順利運(yùn)行，從而提升交通的穩(wěn)定性[6]。

1.4? 超密集部署

5G通信技術(shù)所有的應(yīng)用場(chǎng)景都與超密集部署存在著一定的聯(lián)系，比如，5G通信技術(shù)能夠應(yīng)用到酒店茶樓之中，也能夠應(yīng)用到寫(xiě)字樓、辦公室等中。不管在哪個(gè)場(chǎng)景都能夠?qū)⑵溥\(yùn)用，所以5G通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景與超密集部署有著一定的關(guān)系，用戶(hù)在體驗(yàn)5G通信技術(shù)時(shí)，不管處于哪個(gè)場(chǎng)景，速度都應(yīng)該達(dá)到1Gb/s以上。超密集應(yīng)用場(chǎng)景可以根據(jù)它所應(yīng)用的范圍，將其分為三種不同類(lèi)型的小區(qū)，包括毫微小區(qū)、微小區(qū)以及宏小區(qū)，這些小區(qū)通常會(huì)呈現(xiàn)兩種特性，異構(gòu)性和多樣性。不同小區(qū)之間天線(xiàn)高度、發(fā)射頻率以及增益都會(huì)存在一定的差異[7]。超密集應(yīng)用場(chǎng)景能夠使用的技術(shù)有三種，其一是無(wú)線(xiàn)回傳技術(shù)，其二是虛擬小區(qū)技術(shù)，其三是新型調(diào)制編碼技術(shù)。在室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景部署中，需要依靠高頻率通信應(yīng)用來(lái)對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)速率進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其主要原因是為了避免不同小區(qū)之間的干擾。

1.5? 宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景

5G通信技術(shù)在宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景中出現(xiàn)的大部分頻段都是低頻頻段，而其在宏小區(qū)的應(yīng)用中，所覆蓋的范圍較廣泛，半徑能夠達(dá)到數(shù)千米，并且宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景中，用戶(hù)到基站的路損量有著極大的差異，從而導(dǎo)致信噪比出現(xiàn)差異。通常情況下，會(huì)將大量的天線(xiàn)布設(shè)在宏站上，使得宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景使用如下三種技術(shù)，包括新型調(diào)制編碼技術(shù)、非正交傳輸技術(shù)以及規(guī)模非常大的天線(xiàn)技術(shù)，而且這三種不同的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)共存，單個(gè)技術(shù)遠(yuǎn)不如綜合技術(shù)的效果好，因此將三種技術(shù)放在一起使用，能達(dá)到非常好的效果[8]。

1.6? 低延時(shí)和高可靠應(yīng)用場(chǎng)景

5G通信技術(shù)中，低延時(shí)和高可靠場(chǎng)景是各種不同應(yīng)用的共同要求。比如，在制造一些精密機(jī)械的時(shí)候，如果不同機(jī)器之間的通信存在延時(shí)，那么將會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成一定程度的影響，并且這種延時(shí)影響即使是毫秒級(jí)別也不能例外。特別是在一些智能交通系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中，延時(shí)超過(guò)毫秒是絕對(duì)不允許的，與此同時(shí)，為了減少交通事故發(fā)生的幾率，它的檢測(cè)率需要非常低，甚至?xí)偷搅恪?G通信技術(shù)在低延時(shí)和高可靠場(chǎng)景應(yīng)用中，通常會(huì)使用兩種技術(shù)，包括鏈路自適應(yīng)技術(shù)和終端直通技術(shù)。

1.7? 機(jī)器間通信應(yīng)用場(chǎng)景

5G通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景有許多，其中包含物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)存在的最大的問(wèn)題就是巨量終端數(shù)據(jù)的支持能力不足，并且物聯(lián)網(wǎng)對(duì)各個(gè)機(jī)器終端和應(yīng)用場(chǎng)景有著一定的要求，在機(jī)器終端方面，機(jī)器終端的成本不能高于普通手機(jī)的終端。在應(yīng)用場(chǎng)景方面，為了能夠保證電池使用時(shí)間延長(zhǎng)，需要確保非常低的功率[9]。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景需要非常廣泛的覆蓋范圍，其他不談，至少地下室需要覆蓋得到。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)使用上，能夠采取的技術(shù)有三種，包括非正交傳輸技術(shù)、控制信令優(yōu)化技術(shù)以及窄帶傳輸技術(shù)。非正交傳輸技術(shù)能夠在同一時(shí)間支持許多終端同時(shí)使用無(wú)線(xiàn)資源，控制信令優(yōu)化可顯著降低控制信道的開(kāi)銷(xiāo)，而窄帶傳輸技術(shù)則是能夠大幅度地降低成本，在擴(kuò)大覆蓋范圍的同時(shí)減少信道開(kāi)銷(xiāo)。

2? 5G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1? 多天線(xiàn)傳輸技術(shù)

目前，5G通信技術(shù)在我國(guó)仍舊處于發(fā)展過(guò)程中，多天線(xiàn)傳輸技術(shù)還存在許多不足和缺陷需要去解決，因此，還需要進(jìn)一步完善和發(fā)展多天線(xiàn)傳輸技術(shù)。多天線(xiàn)傳輸技術(shù)目前發(fā)展比較緩慢，5G通信技術(shù)如果想要將其進(jìn)行改變，就要改變?cè)刺炀€(xiàn)，同時(shí)對(duì)源天線(xiàn)列陣進(jìn)行完善，只有這樣才能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)頻譜的利用率提高，在不影響應(yīng)用效果的同時(shí)，最大程度地降低通信成本。由于多天線(xiàn)傳輸技術(shù)能夠?qū)⑼ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍進(jìn)行拓展，所以在5G通信技術(shù)利用率方面，多天線(xiàn)傳輸技術(shù)能夠?qū)⑵溆行嵘齕10]。

2.2? 新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)

隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展，5G通信技術(shù)也要隨之進(jìn)行改進(jìn)，特別是在通信效率方面，需要對(duì)其進(jìn)行提升。不過(guò)在提升的過(guò)程中，需要注意控制通信業(yè)務(wù)的成本，不能夠抬高，盡可能地往低成本發(fā)展。如果想要讓5G通信技術(shù)變得更有效率，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)是需要整合所有通信業(yè)務(wù)，除了對(duì)通信業(yè)務(wù)進(jìn)行整合外，還要增加更多的新業(yè)務(wù)。根據(jù)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求增加新業(yè)務(wù)，使生活中的各個(gè)領(lǐng)域都能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用其中，使自組織網(wǎng)絡(luò)通過(guò)這個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。5G通信技術(shù)一方面能夠使通信技術(shù)的互動(dòng)功能增強(qiáng)，另一個(gè)方面能夠使人們體驗(yàn)到無(wú)比真實(shí)的情境。為了使通信質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，同時(shí)為了將通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)，就需要結(jié)合數(shù)據(jù)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云端提高峰值速率。新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)有兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，即幫助人們建立新的交付模式和提供計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)平臺(tái)[11]。

2.3? 智能化技術(shù)

在5G通信技術(shù)中，智能化技術(shù)是最為關(guān)鍵的技術(shù)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，智能化科技產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，這些智能化產(chǎn)品為人們的日常生活帶來(lái)了許多便利，比如掃地機(jī)器人、智能家電等。針對(duì)這一方面，相關(guān)的科研需要更辛苦的研究和探索才能夠?qū)?G通信技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)智能化產(chǎn)品當(dāng)中。云平臺(tái)是5G通信技術(shù)建立的基礎(chǔ)，各類(lèi)智能化產(chǎn)品在云平臺(tái)上有著一定的聯(lián)系，這些智能化產(chǎn)品共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫(kù)，并且這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)隨時(shí)在變動(dòng)[12]。5G通信技術(shù)在大數(shù)據(jù)背景中，能夠開(kāi)展多種業(yè)務(wù)，完善其服務(wù)，同時(shí)還能夠保證通信服務(wù)的多樣性。

2.4? 同時(shí)同頻雙全工技術(shù)

同時(shí)同頻雙全工技術(shù)在5G通信技術(shù)中，能夠?qū)⑼饨绛h(huán)境干擾降到最低，其主要原因是同時(shí)同頻雙全工技術(shù)能夠在接收信號(hào)的同時(shí)將發(fā)射機(jī)的干擾信息最大程度地消除，因此，該技術(shù)能夠有效地提高頻譜效率。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)同頻雙全工技術(shù)有著一定的缺陷，比如應(yīng)用范圍較小，利用率偏低等。而隨著5G通信技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，將推動(dòng)同時(shí)同頻雙全工技術(shù)頻譜利用率的提高，在保障5G通信技術(shù)可靠、穩(wěn)定的同時(shí)，也能夠促進(jìn)5G通信技術(shù)的不斷進(jìn)步。

3? 結(jié)? 論

隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為如今信息傳遞的主要技術(shù)，5G通信技術(shù)已經(jīng)是社會(huì)發(fā)展的必然要求。對(duì)5G通信技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行完善，能夠極大地推動(dòng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)通信行業(yè)有著重大意義。因此，在5G通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，需要將現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行保留，以此為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究，對(duì)出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的解決，只有這樣才能夠?qū)?G通信技術(shù)進(jìn)行整體優(yōu)化。

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作者簡(jiǎn)介：李飛（1986-），男，漢族，河南淮陽(yáng)人，中級(jí)工程

師，本科，研究方向：通信工程設(shè)計(jì)。