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

文 / 夏兵峰，上海東州羅頓通信股份有限公司

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展迅速，在取得了巨大的進(jìn)步的同時(shí)，也給我們的工作和生活帶來(lái)了極大的便利。隨著移動(dòng)終端設(shè)備的不斷完善，特別是智能手機(jī)的不斷升級(jí)換代，也促進(jìn)了移動(dòng)用戶(hù)的大規(guī)模增長(zhǎng)，但對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承載能力也造成了巨大壓力。隨著用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、安全性要求的越來(lái)越高，現(xiàn)有的4G通信技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足廣大用戶(hù)的實(shí)際需求，在這種情況下，研究人員開(kāi)發(fā)了5G通信技術(shù)，以提高現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的整體效率。

1 5G通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

1.1 5G通信技術(shù)機(jī)器之間的通信場(chǎng)景

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要問(wèn)題是支持幾個(gè)主要終端的能力，這就要求每臺(tái)機(jī)器的終端成本應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)終端低得多。應(yīng)用程序方案還需具有低功耗的特點(diǎn)，以確保電池能夠使用很長(zhǎng)時(shí)間。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在訪問(wèn)區(qū)域方面也十分廣泛。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可用于優(yōu)化控制信號(hào)、非電子和窄帶傳輸。非電傳技術(shù)為多個(gè)終端提供有效支持[1]，同時(shí)使用無(wú)線資源，而且技術(shù)的使用具有競(jìng)爭(zhēng)力，從而有助于有效降低控制信號(hào)的開(kāi)銷(xiāo)。窄帶傳輸技術(shù)可顯著降低設(shè)備成本，并允許擴(kuò)大覆蓋范圍。

1.2 5G通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)密集覆蓋

大多數(shù)具有5G通信技術(shù)的應(yīng)用與密集覆蓋（如車(chē)站、購(gòu)物中心、會(huì)議室和辦公室）有很大的聯(lián)系。在這樣的環(huán)境中，用戶(hù)體驗(yàn)應(yīng)高于2G以上網(wǎng)絡(luò)。很顯然，通信網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的密度在室內(nèi)和室外等典型空間非常大。在非常密集的應(yīng)用場(chǎng)景中，根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域，通信網(wǎng)絡(luò)可分為宏觀單元、小區(qū)域和毫米范圍[2]，合理規(guī)劃每個(gè)單元的天線高度和增益、信號(hào)傳輸功率，采用超密集型方案可以使用虛擬移動(dòng)技術(shù)、無(wú)線回程技術(shù)和新的調(diào)制編碼技術(shù)。設(shè)置室內(nèi)設(shè)備時(shí)，可以通過(guò)高頻通信添加用戶(hù)體驗(yàn)。

1.3 5G通信技術(shù)宏覆蓋增加應(yīng)用場(chǎng)景

宏覆蓋改進(jìn)的應(yīng)用程序場(chǎng)景位于大多數(shù)頻率范圍內(nèi)，宏單元的覆蓋容量可以達(dá)到一英里的半徑。此應(yīng)用方案顯示每個(gè)用戶(hù)和基站的道路損耗數(shù)存在顯著差異，從而導(dǎo)致不同的信噪比也各不相同[3]。宏站通常可以有很多的天線，因此，此應(yīng)用程序方案可以使用非電量傳輸、新的調(diào)制編碼和大型天線。這些類(lèi)型的技術(shù)通常可以有效共存，即組合效果更理想，組合效果大于單個(gè)技術(shù)使用的效果的總和。

2.5 G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 5G通信技術(shù)的高頻段傳輸

目前，3GHz移動(dòng)電話系統(tǒng)頻段的應(yīng)用廣泛，隨著移動(dòng)用戶(hù)數(shù)量的增加，對(duì)傳輸?shù)男枨笠苍谠黾樱l譜資源卻不足。在高頻段內(nèi)，如毫米波頻率范圍通常約為28GHz，64根天線可以通過(guò)全效益光束技術(shù)使用，2公里之間的下載速度達(dá)到每秒1G的下載速度[4]。高頻段是5G通信技術(shù)應(yīng)用時(shí)必須引進(jìn)的技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)是天線與設(shè)備的數(shù)量十分充足，能夠有有效應(yīng)對(duì)能用戶(hù)對(duì)頻譜資源的需求量。然而，高頻技術(shù)也有其缺點(diǎn)，它的缺點(diǎn)就是傳輸距離短，容易受周?chē)h(huán)境以及天氣的影響。所以，在高頻傳輸技術(shù)的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)這些問(wèn)題加以重視。

2.2 5G通信技術(shù)的多種天線傳輸

如今，5G通信技術(shù)的應(yīng)用需要不斷提升頻譜使用率，這也是目前最重要的問(wèn)題。在5G通信技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中，采用多天線就能夠滿(mǎn)足每位用戶(hù)的各種需求，以此來(lái)加強(qiáng)無(wú)線信號(hào)的效率。5G通信技術(shù)不但達(dá)到了綠色環(huán)保的目的，而且還完成了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全線覆蓋。多天線技術(shù)的快速發(fā)展是針對(duì)于低頻這一問(wèn)題的唯一解決方法。不過(guò)因?yàn)榇朔N技術(shù)的應(yīng)用范圍廣，所以它能夠與MIMO技術(shù)同時(shí)使用，這兩種技術(shù)的結(jié)合能夠有效擴(kuò)大無(wú)線信號(hào)的覆蓋率。

2.3 5G通信技術(shù)的直接通信傳輸

5G通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了直接通信的終極目標(biāo)，同時(shí)也具有有效降低功耗，提高頻率資源的作用，提高5G通信率，從而來(lái)提高5G通信質(zhì)量。要想通過(guò)5G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)速度，就必須使用密集的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量在熱點(diǎn)位置和內(nèi)部分布，可以有效提高用戶(hù)的使用，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋。迄今為止，多種先進(jìn)的5G智能設(shè)備已受到廣泛的使用，許多5G用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)流量有著更更高的追求，所以有必要積極部署非常密集的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而來(lái)改善5G通信網(wǎng)絡(luò)中的通信功能。密集的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效地?cái)U(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，顯著提高系統(tǒng)容量。但是，技術(shù)也有一定的缺陷，它的缺陷就是只能小范圍的使用，一旦超過(guò)所規(guī)定的范圍就會(huì)受到影響網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)功能。

3 結(jié)語(yǔ)

5G通信技術(shù)對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代智能化系統(tǒng)起著很大的作用，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)人力所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的全方面監(jiān)控、全方位覆蓋的24小時(shí)不間斷運(yùn)作，更是提高了信號(hào)覆蓋率。通過(guò)本篇文章，我們也是了解了5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景與這關(guān)鍵技術(shù)兩者之間的緊密關(guān)系。綜上所述，5G通信技術(shù)的出現(xiàn)完全符合不同行業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的更高要求，其應(yīng)用使得通信網(wǎng)絡(luò)的速度和覆蓋范圍等性能方面優(yōu)于4G技術(shù)。所以，在涉及各種復(fù)雜先進(jìn)技術(shù)的5G通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，必須充分了解5G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和掌握方式，結(jié)合不同應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的技術(shù)，促進(jìn)應(yīng)用影響優(yōu)化。總之，5G通信技術(shù)的橫空出世能夠有效解決不同行業(yè)不同的通信需求，它的應(yīng)用使通信網(wǎng)絡(luò)的速度和覆蓋率更廣。因此，在面對(duì)多種復(fù)雜的5G通信技術(shù)時(shí)，需要深刻認(rèn)識(shí)到5G通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與管理方法，再結(jié)合不各種不一樣的應(yīng)用場(chǎng)景，以此來(lái)選出對(duì)照的技術(shù)，從而促使4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化。