5G通信技術(shù)應(yīng)用場景與關(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、多天線傳輸、智能化、D2D技術(shù)以及同時同頻雙全工等;而應(yīng)用場景包括mMTC型應(yīng)用場景、低延時和高可靠應(yīng)用場景、超密集部署、宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場景、uRLLC型應(yīng)用場景、eMMB型應(yīng)用場景、機(jī)器間通信場景等。

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

中圖分類號：TN929.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國已經(jīng)基本普及，同時已經(jīng)開始往5G網(wǎng)絡(luò)時代發(fā)展。就5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的概念來講，其應(yīng)用將會使社會更進(jìn)一步，邁入到高智能高融合的網(wǎng)絡(luò)時代。所以，為了有效地開展5G無線通信網(wǎng)絡(luò)，必須加大對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的投入，對目前出現(xiàn)的各項干擾進(jìn)行認(rèn)真分析，同時制定有針對性的解決方案，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)用場景

1.1? eMMB型應(yīng)用場景

VR技術(shù)是eMMB型應(yīng)用場景的代表作品，該技術(shù)能夠在一定程度上體現(xiàn)寬度的高能需求，同時，eMMB型應(yīng)用場景也是5G通信技術(shù)中最為基本的應(yīng)用場景。在當(dāng)前階段，5G通信技術(shù)有三個主要的優(yōu)點，分別是穩(wěn)定、快速和準(zhǔn)確。因此，在最基本的應(yīng)用場景中，5G通信技術(shù)不僅能夠?qū)⒖焖袤w現(xiàn)出來，同時還能夠表現(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)用場景描述方面舉個例子，一部時長為兩個小時，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)用場景

在自動駕駛技術(shù)中，能夠?qū)RLLC型應(yīng)用在通信技術(shù)方面的及時性和可靠性體現(xiàn)出來，5G通信技術(shù)有著非常多的應(yīng)用場景，但uRLLC型應(yīng)用場景的優(yōu)點無疑是所有應(yīng)用場景中最多的一個[3]。我國5G通信技術(shù)有兩個方面的優(yōu)勢，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，并且在下載的過程中，5G通信技術(shù)有著比較良好的連線性。5G通信技術(shù)包含三個特性，即時性、高效性和可靠性，這三種特性能夠最大程度地推動uRLLC型應(yīng)用場景的實現(xiàn)，從而促進(jìn)5G通信技術(shù)應(yīng)用場景的實現(xiàn)[4]。

1.3? mMTC型應(yīng)用場景

mMTC型應(yīng)用場景中，有一個極具代表性的案例——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)用場景以及uRLLC型應(yīng)用場景的描述，都是從5G通信技術(shù)微觀層面來進(jìn)行分析的，不管是eMMB型應(yīng)用場景還是uRLLC型應(yīng)用場景，兩者都沒有強(qiáng)連接功能，唯有mMTC型應(yīng)用場景擁有強(qiáng)連接功能。強(qiáng)連接功能主要優(yōu)點是可以將生產(chǎn)環(huán)境和消費環(huán)節(jié)進(jìn)行覆蓋，不僅可以將生產(chǎn)環(huán)境和消費環(huán)節(jié)融入到互聯(lián)網(wǎng)中，同時還可以將市場融入到物聯(lián)網(wǎng)中，從而實現(xiàn)萬物互聯(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)用到寫字樓、辦公室等中。不管在哪個場景都能夠?qū)⑵溥\用，所以5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景與超密集部署有著一定的關(guān)系，用戶在體驗5G通信技術(shù)時，不管處于哪個場景，速度都應(yīng)該達(dá)到1Gb/s以上。超密集應(yīng)用場景可以根據(jù)它所應(yīng)用的范圍，將其分為三種不同類型的小區(qū)，包括毫微小區(qū)、微小區(qū)以及宏小區(qū)，這些小區(qū)通常會呈現(xiàn)兩種特性，異構(gòu)性和多樣性。不同小區(qū)之間天線高度、發(fā)射頻率以及增益都會存在一定的差異[7]。超密集應(yīng)用場景能夠使用的技術(shù)有三種，其一是無線回傳技術(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)用場景部署中，需要依靠高頻率通信應(yīng)用來對用戶體驗速率進(jìn)行實現(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)用場景

5G通信技術(shù)在宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場景中出現(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)用場景中，用戶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，會將大量的天線布設(shè)在宏站上，使得宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場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)模非常大的天線技術(shù)，而且這三種不同的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)共存，單個技術(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? 低延時和高可靠應(yīng)用場景

5G通信技術(shù)中，低延時和高可靠場景是各種不同應(yīng)用的共同要求。比如，在制造一些精密機(jī)械的時候，如果不同機(jī)器之間的通信存在延時，那么將會對產(chǎn)品質(zhì)量造成一定程度的影響，并且這種延時影響即使是毫秒級別也不能例外。特別是在一些智能交通系統(tǒng)運作過程中，延時超過毫秒是絕對不允許的，與此同時，為了減少交通事故發(fā)生的幾率，它的檢測率需要非常低，甚至?xí)偷搅恪?G通信技術(shù)在低延時和高可靠場景應(yīng)用中，通常會使用兩種技術(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)用場景

5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景有許多，其中包含物聯(lián)網(wǎng)場景。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)存在的最大的問題就是巨量終端數(shù)據(jù)的支持能力不足，并且物聯(lián)網(wǎng)對各個機(jī)器終端和應(yīng)用場景有著一定的要求，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)用場景方面，為了能夠保證電池使用時間延長，需要確保非常低的功率[9]。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場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)能夠在同一時間支持許多終端同時使用無線資源，控制信令優(yōu)化可顯著降低控制信道的開銷，而窄帶傳輸技術(shù)則是能夠大幅度地降低成本，在擴(kuò)大覆蓋范圍的同時減少信道開銷。

2? 5G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1? 多天線傳輸技術(shù)

目前，5G通信技術(shù)在我國仍舊處于發(fā)展過程中，多天線傳輸技術(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)展多天線傳輸技術(shù)。多天線傳輸技術(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，就要改變源天線，同時對源天線列陣進(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，最大程度地降低通信成本。由于多天線傳輸技術(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，需要對其進(jìn)行提升。不過在提升的過程中，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)鍵的一點是需要整合所有通信業(yè)務(wù)，除了對通信業(yè)務(wù)進(jìn)行整合外，還要增加更多的新業(yè)務(wù)。根據(jù)社會發(fā)展的實際需求增加新業(yè)務(wù)，使生活中的各個領(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)通過這個過程實現(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)的互動功能增強(qiáng)，另一個方面能夠使人們體驗到無比真實的情境。為了使通信質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，同時為了將通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)出來，就需要結(jié)合數(shù)據(jù)和無線網(wǎng)絡(luò)云端提高峰值速率。新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)有兩個方面的優(yōu)勢，即幫助人們建立新的交付模式和提供計算機(jī)存儲平臺[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了許多便利，比如掃地機(jī)器人、智能家電等。針對這一方面，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)用到各個智能化產(chǎn)品當(dāng)中。云平臺是5G通信技術(shù)建立的基礎(chǔ)，各類智能化產(chǎn)品在云平臺上有著一定的聯(lián)系，這些智能化產(chǎn)品共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫，并且這個數(shù)據(jù)庫隨時在變動[12]。5G通信技術(shù)在大數(shù)據(jù)背景中，能夠開展多種業(yè)務(wù)，完善其服務(wù)，同時還能夠保證通信服務(wù)的多樣性。

2.4? 同時同頻雙全工技術(shù)

同時同頻雙全工技術(shù)在5G通信技術(shù)中，能夠?qū)⑼饨绛h(huán)境干擾降到最低，其主要原因是同時同頻雙全工技術(shù)能夠在接收信號的同時將發(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。不過在實際應(yīng)用中，同時同頻雙全工技術(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，將推動同時同頻雙全工技術(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，也能夠促進(jìn)5G通信技術(shù)的不斷進(jìn)步。

3? 結(jié)? 論

隨著無線網(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)是社會發(fā)展的必然要求。對5G通信技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，對通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行完善，能夠極大地推動社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對通信行業(yè)有著重大意義。因此，在5G通信技術(shù)發(fā)展過程中，需要將現(xiàn)有的優(yōu)勢進(jìn)行保留，以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究，對出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行有針對性的解決，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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作者簡介：李飛（1986-），男，漢族，河南淮陽人，中級工程

師，本科，研究方向：通信工程設(shè)計。