5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景及關(guān)鍵技術(shù)分析

鄭超

【摘要】? ? 5G不僅僅具有更大的寬帶，更高的速率以及更強(qiáng)能力的空中接口技術(shù)，同時(shí)還是面向業(yè)務(wù)應(yīng)用和用戶體驗(yàn)的智能網(wǎng)絡(luò)。本文以5G 超密集典型場(chǎng)景的應(yīng)用場(chǎng)景為切入點(diǎn)，對(duì)5 G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)探，以期為相關(guān)工作起到參考作用。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)? ? 關(guān)鍵技術(shù)? ? 應(yīng)用場(chǎng)景

一、5G終端發(fā)展特點(diǎn)

1.1形態(tài)多元

5G通信技術(shù)基于三大應(yīng)用場(chǎng)景——增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器連接（mMTC）、超可靠超低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)（URLLC），實(shí)現(xiàn)從個(gè)人消費(fèi)應(yīng)用向垂直領(lǐng)域的拓展，催生出面向各類具體應(yīng)用場(chǎng)景的形態(tài)多元、融合化的5G終端。在傳統(tǒng)手機(jī)之外，廣義的5G終端還將包括主要面向消費(fèi)市場(chǎng)的網(wǎng)聯(lián)VR/AR、各類可穿戴設(shè)備、數(shù)字家庭組網(wǎng)終端，面向工業(yè)生產(chǎn)與社會(huì)治理的無(wú)人機(jī)、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、物流等融合于各行業(yè)連接平臺(tái)與應(yīng)用的硬件終端，實(shí)現(xiàn)支持網(wǎng)絡(luò)切片、海量終端接入、邊緣計(jì)算等多種業(yè)務(wù)需求，真正實(shí)現(xiàn)賦能社會(huì)。

1.2制式統(tǒng)一

在包括運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈的大力推動(dòng)下，5G有望實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在有效促進(jìn)互聯(lián)互通的同時(shí)，也為芯片、基帶、射頻器件等產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商降低路徑選擇難度與風(fēng)險(xiǎn)，聚焦研發(fā)與生產(chǎn)資源提供了良好的預(yù)期和保障，客觀上加速了5G終端的快速成熟。目前，高通、華為、三星等主流廠商均已發(fā)布可支持5G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)商用芯片等關(guān)鍵組件。

二、G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

2.1頻譜及標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)

5G 標(biāo)準(zhǔn)頻譜主要集中在中高頻段，從 3.3～39GHz 之間被 劃分成多個(gè)頻段。 相較于前幾代移動(dòng)通信技術(shù)，5G 所采用的中高頻段傳播損耗較大，網(wǎng)絡(luò)覆蓋所需要的成本較高。其在上下行解耦、大規(guī)模 MIMO、波束聚合、波束賦形等方面需要更多的關(guān)鍵技術(shù)支撐。根據(jù) 2018 年全球移動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會(huì) （GSA）發(fā)布的報(bào)告，全球已經(jīng)有 17 個(gè)國(guó)家計(jì)劃或已經(jīng)發(fā)布了5G 商用牌照，我國(guó)工業(yè)和信息化部頒布的 5G 標(biāo)準(zhǔn)中，通信頻 段主要分布在 3.3～3.6GHz 和 4.8～5.0GHz 之間。

2.2通信傳輸標(biāo)準(zhǔn)及關(guān)鍵技術(shù)

在通信傳輸標(biāo)準(zhǔn)中，毫米波 mmWave 是主要的傳輸手段它的波長(zhǎng)在 1～10mm， 其頻率較寬，5G 通信主要采用 28GHz 頻段和 60GHz 頻段，盡管毫米波頻段具有大量的連續(xù)頻譜其可支持的接入速率也可超過(guò) 10GPbs，但是毫米波的繞射和 衍射能力不足，其覆蓋面積較小，且信號(hào)在穿透過(guò)程中能量損耗較大。 因此，5G 標(biāo)準(zhǔn)廣泛采用大規(guī)模 MIMO 和波束賦形技術(shù)來(lái)提高天線增益，擴(kuò)大覆蓋面積。 大規(guī)模 MIMO 可提供更廣的空間自由度，基站可以并行傳輸更大的數(shù)據(jù)流，而且大規(guī)模 MIMO 可定向發(fā)送波束，減少相互干擾和噪聲，從而提高傳輸速率。

2.3 5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的MIMO技術(shù)

所謂的MIMO技術(shù)則是通過(guò)多個(gè)端口輸出或者通過(guò)多個(gè)端口輸入，其不僅能夠加大發(fā)射功率，同時(shí)還能夠加大通信寬帶，該項(xiàng)技術(shù)只是能夠完成單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)的工作，然而，目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)處在快速的發(fā)展階段，基本上已經(jīng)可以完成單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作。為了滿足資源的需求量，需要合理運(yùn)用MIMO技術(shù)。隨著網(wǎng)路技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)下基本能夠完成云無(wú)線連接，為強(qiáng)化5G無(wú)線通信技術(shù)奠定良好的基礎(chǔ)。

2.4超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)是一種利用宏站與低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，F(xiàn)emto-BS）進(jìn)行覆蓋的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多種無(wú)線接入技術(shù)混合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。隨著蜂窩范圍的逐漸減小，使得頻譜效率得到了大幅提升。隨著小區(qū)覆蓋面積的變小，最優(yōu)站點(diǎn)的位置可能無(wú)法得到，同時(shí)小區(qū)進(jìn)一步分裂難度增加，所以只能通過(guò)增加站點(diǎn)部署密度來(lái)部署更多的低功率節(jié)點(diǎn)。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以使功率效率，頻譜效率得到大幅提升，但是也不可避免的引入了一些問(wèn)題。從物理層這個(gè)角度看需要多速率接入要求，如低速的傳感器網(wǎng)絡(luò)到高速率的多媒體服務(wù)。從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)這個(gè)角度，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要一種能夠具有可擴(kuò)展的幀結(jié)構(gòu)的空中接口來(lái)滿足不同頻段頻率的接入。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還需要根據(jù)終端的使用情況以及終端所處的環(huán)境進(jìn)行大量的預(yù)測(cè)，并在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，信道環(huán)境，需求量突變前進(jìn)行有效的前攝管理

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，給信息技術(shù)的傳遞提供了很好的平臺(tái)，并且已經(jīng)成為了信息傳遞過(guò)程中的一項(xiàng)重要技術(shù)。5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的必然選擇，因此，我們應(yīng)該在確保目前該技術(shù)的現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)之上，不斷創(chuàng)新該項(xiàng)技術(shù)，及時(shí)解決該技術(shù)使用過(guò)程中面臨的各種問(wèn)題，從而在整體上優(yōu)化5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]瞿謹(jǐn).5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景及關(guān)鍵技術(shù)探討[J].數(shù)字通信世界，2019（01）：200-201.

[2]唐連雷，王海龍.5G移動(dòng)通信應(yīng)用場(chǎng)景及關(guān)鍵技術(shù)探討[J].中國(guó)新通信，2018，20（22）：141.