5G通信技術應用場景和關鍵技術策略

郭振慧　劉穎

摘要：隨著人類社會傳輸數據量的成倍增加，人們對更高速率的移動通信需求日益增多，適用于移動數據和移動設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熱點。具有高速率、低延時、大規模連接和高可靠性等優點的5G會使人工智能、云計算和無人駕駛等一系列高新技術從實現走向應用普及，在網絡安全、上網體驗等方面5G也有著出色的表現。主要針對目前正在攻堅的5G通信技術展開了討論。通過探討5G通信的相關技術，并且對其發展前景做了展望。

關鍵詞：5G通信;關鍵技術;應用

1 引言

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

2 5G通信現存問題

（1）5G信號質量問題。在一部分區域內進行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，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、引電等許多相關問題，手機廠商正積極尋找方案解決5G設備能耗提高的問題。其次，由于5G電磁波本身的原因，普及信號所需基站數量遠遠大于以往的基站數，基站建設的規劃也更加復雜，需要綜合考慮美觀、安全、綠色和信號傳播效率等等問題。（3）全新的商業模式。在4G時代，流量經營已經走向衰落，5G通信及其背后眾多的垂直行業需要一個全新的商業模式。另外，加上耗資巨大的5G基礎設備建設等問題，通訊公司投資壓力巨大。就目前而言，5G技術還未有一個行之有效的商業模式來進行運營。（4）多樣化的芯片。基于眾多的相關行業的場景對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

3.1 天線傳輸技術

5G技術還利用多天線傳輸技術。這一技術結合天線陣列技術，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，就要加大應用大規模陣列技術，也只有這樣，才能在實現5G在實際應用中同時服務多個用戶。另外，5G技術中使用的改良后的多天線傳輸技術，既可以提升下載速度，與此同時還使芯片的面積大大縮小。將多天線傳輸技術應用到各區網絡基站中，在進一步加快有源天線技術的應用的同時還使3D波束賦形得以實現，而3D波束賦形的實現也為多天線傳輸技術功能的提升奠定了基礎。和4G技術中天線不同，5G技術中的天線在設計中對軍用相控雷達設計理念進行改良，在一定程度上使5G技術系統的自由度得以提升。總而言之，對天線傳輸技術的應用，使5G無線通信技術中系統數據容量大大提升，促進我國經濟的發展。

3.2 高精度同步傳送技術

5G時代的到來對人的影響是很大的，更加人性化的服務，會提升人們日常生活的舒適度。由于覆蓋性比較強，5G技術又是物聯網的時代，比如：會把公用廁所，變電設備等通過互聯網連接起來，如有出現任何的故障都可以將精確的信息傳遞到有關部門，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，一些人力勞動已經被機器所取代，只有不斷提升自身的技術水平才能夠在社會上更好的發展。

3.3 多入多出天線技術

多入多出天線技術的主要作用是對信號的強弱進行相關的測試，其中信號的容量與天線的數量基本保持不變的比例，MIMO系統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的穩定性。在之前的無線通信歷程中這個技術就曾被使用過，因此該技術發展至今已經比較成熟。但是天線使用數量的增加一定程度上也占用了系統空間。在實際的使用過程中，外界的很多環境因素都無法準確地預測，但是天線的使用數量卻可以很好地掌控在一個合理的范圍之內。

3.4 D2D技術

作為5G關鍵候選技術之一的D2D（Device to Drvice）技術自2008年被提出后一直被各通信公司關注研究。D2D技術通過使一定范圍內的通信設備直接通信來達到降低服務基站的負荷和提高無線通信性能等目的，與D2D類似的直通技術有很多，如藍牙（短距離分雙工通信）、Wi-Fi Direct和Flash Lin Q技術，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大范圍商用。相對于以上技術，D2D技術更加實用，在同一個基站下，用戶不僅可以進行與云端進行信息傳遞，也可以在無網絡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技術與藍牙、WLAN這些基于ISM頻段的短距離通信技術的不同之處在于使用了通信商的授權頻段，可以滿足人與人之間大量的信息交互，干擾環境可控且具有更高的可靠性。

4 5G通信技術的發展

目前，5G技術的研發和探究如火如荼，全世界仿佛達成了共識，5G技術必定是未來全球移動通信的重點研究領域，通過對之前的3G、4G技術的研究，我國的移動通信水平已經得到了飛躍和提升，我國的移動產業以及很多的移動通信企業都依靠這股浪潮不斷發展，目前已經可以預測到，在可見的將來，5G通信技術必定會成為商業領域中的重要內容，并且會帶動周邊的產業快速發展。得益于政府的大力支持和政策優待，我國的5G技術已經明確了發展前景，基本的框架已經形成，為之后的發展奠定了非常堅實的基礎。目前，5G技術如何實現超高能效的無線傳輸技術，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，不過目前很多技術的難點一直未能完全攻克，例如多入多出技術以及高頻率段資源的傳輸質量等。但是伴隨著5G時代的到來，我們的生活也一定會發生翻天覆地的變化。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力水平的發展，我們與世界之間的距離會因為信息傳輸的進步而不斷縮短，我們和世界會因為5G而改變，變得更加緊密。

5 結語

物聯網時代的到來，會極大地改變人們的生活方式，覆蓋性比較強，利用互聯網將各種設備相結合，一旦設備出現問題，就可以及時的反饋到有關部門。5G技術的應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。

參考文獻：

[1] 鄧彧俊.5G通信的核心技術與發展趨勢[J].計算機產品與流通，2018（10）.

[2] 許莎佳.5G移動網絡通信技術的核心網架構分析[J].信息通信，2018（10）.

[3] 李婷，黃飛.淺析5G移動通信技術下的物聯網時代[J].信息通信，2018（10）.

[4] 陶玉林.探析無線通信技術及5G關鍵技術[J].信息通信，2018（10）.

[5] 楊梓洵.基于5G技術下物聯網的發展[J].信息通信，2018（10）.

（作者單位：1.濟南職業學院電子工程學院;

2.中國聯合網絡通信有限公司威海市分公司）