5G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)及未來應(yīng)用

王洪強

摘 要：5G是當(dāng)前應(yīng)用和研發(fā)最為先進的移動通信技術(shù)，也是移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要支撐，能夠有效的支撐8K高清視頻、虛擬現(xiàn)實、移動云服務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用，具有更低延遲、更高帶寬等特性，具有非常廣泛的應(yīng)用意義。5G移動通信的組網(wǎng)模式包括兩種，分別是NSA（Non-Standalone）模式和SA（Standalone）模式，NSA是基于4G核心網(wǎng)的過度組網(wǎng)模式，僅支持超移動寬帶業(yè)務(wù)，不能實現(xiàn)全部的5G特性。SA是5G通信的標(biāo)準組網(wǎng)模式，基于5G基站、5G核心網(wǎng)和5G核心技術(shù)，滿足5G業(yè)務(wù)的不同應(yīng)用需求。

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

1 5G通信技術(shù)應(yīng)用的意義

傳統(tǒng)的1G技術(shù)實現(xiàn)了語音通信、2G技術(shù)實現(xiàn)了窄寬分組數(shù)據(jù)通信、3G技術(shù)實現(xiàn)了圖像、音樂等高帶寬多媒體通信，4G技術(shù)為無線互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的網(wǎng)速、容量以及穩(wěn)定性提供了空間。在此基礎(chǔ)上的5G移動通信技術(shù)，則具有更加突出的應(yīng)用優(yōu)勢。

一方面，5G移動通信技術(shù)能利用新的無線傳輸技術(shù)方式，更高效地實現(xiàn)資源利用，其實際資源利用率是4G技術(shù)的10倍以上。并且，5G移動通信技術(shù)借助新的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案以及深度智能化處理能力，真正意義上為系統(tǒng)吞吐率的提升奠定了基礎(chǔ)。

另一方面，5G移動通信技術(shù)實現(xiàn)了新頻率資源的挖掘處理，無線移動通信頻譜資源擴展了4倍以上。加之5G移動通信技術(shù)自身具有高帶寬、低時延等優(yōu)勢，應(yīng)用在移動通信中能更好地完成通信服務(wù)工作，維持通信質(zhì)量和整體服務(wù)效果。

綜上所述，5G移動通信技術(shù)的推廣具有重要的時代意義。

25G通信技術(shù)要點分析

2.1超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署技術(shù)

解決發(fā)展瓶頸的方案是5G網(wǎng)絡(luò)通信的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署，讓無線傳播的速率變得更加快，達到了一千倍的，從而解決了空間利用率低和室內(nèi)的覆蓋范圍小的問題。而5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)也讓通信方式實現(xiàn)了轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的移動蜂窩發(fā)生轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變成分布式和異構(gòu)式的方向，還讓移動網(wǎng)絡(luò)的通信方法增加。而密集組網(wǎng)的LTE-B異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署場景實現(xiàn)了小區(qū)部署密集性的不斷增加。讓覆蓋范圍不斷縮小，從而減少了對宏蜂窩的負擔(dān)情況。而以macro為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與Picocell、Femtocell、Relay等功率基站相結(jié)合，解決了Macrocell網(wǎng)絡(luò)一直以來被覆蓋的問題，大大提高了通信傳輸之間的可靠性，從而讓傳輸延遲的問題也不斷地減少，使用戶能夠體驗到更好地通信服務(wù)。

但是在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署中只能支持用戶的自定義部署，其中所采用的封閉式接入方式和差異化的傳輸功率，有可能會導(dǎo)致出現(xiàn)通信干擾的問題，因此要對其進行干預(yù)管理和抑制。而因為ICIC是3GPP中所提出的標(biāo)準，所以能在一定程度上有效地減輕功率的控制問題，時域干擾問題和領(lǐng)域干擾問題。目前，我國對超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署所產(chǎn)生的干擾問題是從兩小區(qū)的協(xié)作上來解決問題的，但是因為通信技術(shù)的不斷發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)也開始應(yīng)用之后就產(chǎn)生了多網(wǎng)并存的現(xiàn)象導(dǎo)致了層間和層內(nèi)的干擾變化的瑣碎和繁雜。而隨著通信網(wǎng)絡(luò)的不斷增加，也導(dǎo)致了頻譜資源的越來越少，所以在研究解決通信干擾問題時也應(yīng)用要提高通信資源的利用率。

2.2大規(guī)模MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)主要是通過發(fā)送和接收端之間多天線形成的通信鏈路，而且其中的無線信道自由度更大，能夠容納更多的通信數(shù)據(jù)，是5G通信技術(shù)中最為重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。多天線的技術(shù)讓時頻資源塊得到有效映射，為其提供了技術(shù)的支撐，并且能夠在空間復(fù)用以及發(fā)送分集等方面有較大的優(yōu)勢，為人們提供了更為高效的網(wǎng)絡(luò)體驗感，而且潛在的應(yīng)用價值也更高。但在當(dāng)前情況下，5G網(wǎng)絡(luò)中的MIMO仍然存在著問題，信道的關(guān)鍵性問題是MIMO的發(fā)展瓶頸。加上用戶在使用移動網(wǎng)絡(luò)中的通信間隔受到了一定的限制，所以設(shè)備正交導(dǎo)頻序列的數(shù)量也開始減少，導(dǎo)致了導(dǎo)頻的污染和干擾。因此應(yīng)該要大規(guī)模地使用MIMO技術(shù)，從而在發(fā)射器和接收器之間設(shè)施多天線的系統(tǒng)來提升數(shù)據(jù)的容量，使用戶達到最優(yōu)的體驗感。而且還要控制天線的數(shù)量，將其把控在幾十至幾百內(nèi)，并在移動設(shè)備上配置一定量地接受天線系統(tǒng)，能夠讓資源的利用率得到有效地提升，使高頻譜能夠合理化運用，從根本上遏制浪費資源的問題;還要通過簡單的預(yù)測方法對噪聲干擾問題進行有效地預(yù)防和控制，從根源上有效地防止噪聲影響信號的干擾問題;還能為更多的用戶提供服務(wù)功能，通過秩序BS傳統(tǒng)信號來滿足用戶的需求，并針對MAC的層次調(diào)度算法進行簡化，實現(xiàn)服務(wù)的最終目的。大規(guī)模運用MIMO技術(shù)具有著眾多的優(yōu)勢，能給5G通信技術(shù)的應(yīng)用提供強有力的技術(shù)支撐，最終達到想要的效果。

2.3 D2D通信技術(shù)

D2D是指2個對等用戶節(jié)點之間進行通信的方式，讓用戶享受到便利的體驗，滿足用戶在接收信號和發(fā)送數(shù)據(jù)的需求。由于蜂窩系統(tǒng)的覆蓋范圍存在一定的局限性，相對來說比較小，加之系統(tǒng)的容量低以及功耗大的問題，導(dǎo)致組網(wǎng)缺乏靈活性，不能滿足當(dāng)下社會和時代發(fā)展的新要求，從而導(dǎo)致新增業(yè)務(wù)的時效性進而可靠性的需求也達不到。所以，要加強對D2D通信技術(shù)，才能滿足5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，而這也是對蜂窩系統(tǒng)的強有力的支撐和補充，由此才大幅度增長無線數(shù)據(jù)的流量，從而降低能耗，有效地解決和滿足了通信中的穩(wěn)定性和實效性。D2D是短距離的傳輸通信，能夠在使用用戶終端時進行傳輸，加上D2D在LTE-A的R132版本中已經(jīng)完成了場景標(biāo)準化布置，并且在蜂窩網(wǎng)中的通信問題也已經(jīng)取得了階段性的成果，而在這其中就有干擾抑制和基站協(xié)作以及資源能得到優(yōu)化配置的效果。而且在D2D的5G網(wǎng)絡(luò)運行中，能夠?qū)崿F(xiàn)讓網(wǎng)絡(luò)用戶分享硬件資源，有效地提高了用戶訪問的效率，從而讓5G網(wǎng)絡(luò)在未來的發(fā)展中具有更多優(yōu)秀的應(yīng)用場景模式，豐富了技術(shù)發(fā)展的手段。

2.4新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

5G通信技術(shù)能給用戶帶來更多的速度快、高質(zhì)量以及差異化的通信服務(wù)，但是這些就需要一個新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)框架技術(shù)來作為支撐[6]。因為和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比之下，5G通信的傳輸速度上已經(jīng)遠遠超越了4G網(wǎng)絡(luò)的速度，所以傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)框架已經(jīng)滿足不了5G通信技術(shù)的需求了，要想讓5G通信給用戶提供更好地服務(wù)，那么就要建立起新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，才能對網(wǎng)絡(luò)資源進行更加高效的調(diào)配，從而讓用戶能體驗到更好地服務(wù)。從而才能應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上的差異化需求，才能更好地為社會的全方位進行服務(wù)和覆蓋，并將業(yè)務(wù)從單一領(lǐng)域轉(zhuǎn)向為跨領(lǐng)域行業(yè)，從個人服務(wù)轉(zhuǎn)為對各行各業(yè)的用戶服務(wù)。而想要滿足用戶更好地需求，需要構(gòu)建全新的網(wǎng)絡(luò)框架才能滿足5G通信技術(shù)發(fā)展的要求，因此此項技術(shù)也是實現(xiàn)5G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.5密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G通信技術(shù)的發(fā)展正在朝著網(wǎng)絡(luò)多元化的方向在不斷發(fā)展，其中就包含了寬帶化、智能化以及綜合化的方向發(fā)展。伴隨著智能終端普及率的增多，讓數(shù)據(jù)流量開始朝著爆發(fā)式增長著，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也多為分布在室內(nèi)及熱點普及的地區(qū)，讓密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)的千倍流量需求的關(guān)鍵技術(shù)。而密集王闊技術(shù)不僅能提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，讓系統(tǒng)的容量得到進一步提升之外，還能讓業(yè)務(wù)進行分流，從而讓網(wǎng)絡(luò)部署更加具有靈活性和更加高效的實現(xiàn)頻率復(fù)用。才能通過無線電譜的方法來高效利用和解決網(wǎng)絡(luò)擁堵的問題，讓用戶可以占用無授權(quán)的頻譜資源，同時對多個訪問網(wǎng)絡(luò)的用戶進行協(xié)調(diào)，提高網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用。

3 5G通信技術(shù)的未來應(yīng)用

5G移動通信技術(shù)并不是獨立技術(shù)體系，而是在2G技術(shù)、3G技術(shù)以及4G技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)技術(shù)的演進和更迭，因此，其應(yīng)用場景也是在原有基礎(chǔ)上進行擴充和升級。目前，5G移動通信技術(shù)的主要應(yīng)用場景分為三個，分別為e MMB場景、m MTC場景、u RLLC場景，能匹配技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢建立完整的處理控制體系。不僅能實現(xiàn)帶寬的增強處理，保持大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)范性，還能應(yīng)用在多社交領(lǐng)域中，建立完整的應(yīng)用模式。也正是基于此，5G移動通信技術(shù)將實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和技術(shù)處理，打造多元信息模式，在促進數(shù)據(jù)傳輸效率進步的基礎(chǔ)上，維持信息服務(wù)管控的規(guī)范性和科學(xué)性[8]。

（1）5G移動通信技術(shù)將助力車聯(lián)網(wǎng)體系的發(fā)展，成為車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)以及車載移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，并且配合RFID技術(shù)、自動控制技術(shù)等，打造多元匹配通信協(xié)議和標(biāo)準的應(yīng)用模式，保證動態(tài)移動通信的管控工作更加合理。

（2）5G移動通信技術(shù)將大范圍與無人機聯(lián)動，發(fā)揮5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，在無需依賴導(dǎo)航軟件的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機器視覺能力的擬人處理，無論是抗干擾能力還是畫面?zhèn)鬏斝Ч几觾?yōu)秀。

（3）5G移動通信技術(shù)將推動生態(tài)互聯(lián)體系的發(fā)展，配合5G關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，建立范圍更大、覆蓋面更廣的重構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)機制，有效實現(xiàn)多元模塊和5G移動通信技術(shù)的融合，形成5G大生態(tài)。

4結(jié)語

5G通信是移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，引入的關(guān)鍵技術(shù)也非常多，比如大規(guī)模MIMO技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)和邊緣計算技術(shù)等，這些技術(shù)可以有效的支持5G通信傳輸速率，能夠創(chuàng)新現(xiàn)代社會生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測等，進一步提高了互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用水平。

參考文獻：

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