5G無線通信技術概念及其應用

劉春雨，盛 會

（1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.石家莊麥特達電子科技有限公司，河北 石家莊 050051）

0 引 言

隨著5G技術在商業領域和人們的日常生活、工作當中的應用，可以進一步提升數據傳輸的安全性、便捷性以及效率。通過布局更為廣泛的網絡，支持更多的應用程序運行，實現生產的便捷化、智能化以及高效化。結合無線通信內容分析5G無線通信技術概念，并探究該技術在生活、工作中的應用，從而為下一階段5G移動通信發展與5G技術有效應用奠定堅實的基礎。

1 5G無線通信技術概念

5G無線通信技術是基于優化4G通信技術標準、更新技術內容所誕生的移動通信體系，不僅可以使傳輸數據信息的效率更高，而且還能夠結合更為復雜的加密算法保證信息的安全性。其網絡布局范圍更廣，支持應用程序更多，可以進一步豐富人們的生活。通過5G技術的應用實現網絡娛樂等不同的目標，構建5G無線通信數據傳輸生態環境，進一步提高我國通信技術水平，從而帶來更多的經濟效益[1]。5G信號傳輸如圖1所示。

圖1 5G信號傳輸

2 5G無線通信技術的優缺點

在當前的發展與應用中，5G技術整體優點表現為大帶寬、速度提升、應用范圍擴大，不僅有利于信息的傳播，同時也可以讓用戶在網絡極其擁擠的情況下利用5G組網實現網絡信息傳輸速度提升，以獲得更好的網絡服務體驗。

隨著5G技術應用范圍的擴大，目前因網絡速度過慢、信號不穩定等導致的信息產業發展速度過慢的問題得以解決[2]。但同時5G通信技術的缺點也很明顯，即需要更多的基站。由于5G帶寬更大、速度更快，因此其要求的5G基站信號發射功率也就越大。5G技術能夠支持不同設備同時進行大量數據傳輸，隨著數據量的提升，對基站的數據處理能力、信號接收能力、數據發送能力等都有更高的要求，意味著5G基站的建設成本和運維成本會進一步增加。此外，部署5G設備需要花費大量的時間與精力，對于部分偏遠地區來講，未來還需要等待一段時間才能夠使用5G服務。5G通信結構原理如圖2所示。

圖2 5G通信結構原理

3 5G無線通信技術應用分析

隨著5G無線通信技術的發展，現階段與5G技術相關的技術體系也在不斷的完善。

在5G通信網絡建設中使用高頻傳輸技術，注重對高頻傳輸資源進行研究開發，不斷更新技術內容和技術體系，保障信號傳輸的完整性、穩定性，提升信號強度，確保信號不會因為高頻段傳輸導致耗能較多，影響信號本身的強度。為進一步提升頻譜利用效率，發揮頻譜在信息傳輸中的作用，通過建立巨大的數據矩陣和增加數據服務對象實現空分多址，并在此基礎上增加天線數量，保障頻譜資源利用率進一步提升。除此之外，還要降低因天線數量增加導致天線安裝質量下降問題的影響。通過有效運用垂直方向排列方式，拓展天線信號維度，減少天線之間信號的相互干擾，使信號傳輸的損耗降到最低[3]。

通過使用多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術，在不增加帶寬的情況下，成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率[4]。通過在發送端和接收端之間建立多個信道，提升通信單元之間的獨立性，避免無線信號之間的相互干擾，促使信道傳輸中的數據吞吐量進一步增加。

4 5G技術應用問題總結

5G技術的有效應用能夠大幅提升信號傳輸的穩定性、便捷性以及安全性，但是在實際應用過程中受技術體系不完善、技術內容掌握不完全等因素的影響，各種應用問題不斷產生。

目前被應用于實際生活場景中的5G技術主要是提升互聯網訪問速度、提高數據傳輸效率，未在5G自動駕駛聯動和物聯網5G生態系統部署等方面得到充分應用，工業應用場景開發不足。要想充分發揮5G技術的作用，必須在應用環境中建設數量足夠的5G基站。此外，5G基站運行起來將會耗費大量的電力資源，這使得5G的運營成本進一步增加[5]。雖然我國的高科技公司已經研發了5G無線通信技術并建立了統一的通信標準，但是并不意味著5G技術體系已經完善。目前，我國5G技術研究領域仍表現出不成熟、不完善的狀態[6]。此外，雖然技術主框架的構建已經讓5G技術能夠實現生活化應用，但是生活場景的選擇和應用業務的拓展仍還存在較大的問題[7]。5G技術目前只實現了無線通信領域網絡速度提升的目標，在技術發展、優化、應用等方面仍然存在許多問題，包括5G信號強度弱、運營成本較高、部署難度較大等。

5 5G無線通信技術應用優化

為進一步提升5G技術應用有效性，對上述所提出的技術應用問題進行總結并提出一定的優化建議，希望通過這些措施的有效應用為下一階段5G技術發展起到一定的助推作用，提高我國5G技術的競爭優勢。

目前，5G技術主要應用場景是手機無線通信，在一定程度上能夠提高手機用戶的網絡訪問體驗，提升互聯網通信的服務質量，但是過于單一化的使用場景限制了5G技術的發展。為此，需要進一步拓展5G技術應用業務和場景，提升應用范圍。以5G生態系統建設為目標，實現5G技術硬件場景的有效應用，提升5G技術應用水平和質量，推動我國在5G應用技術領域的發展[8]。在電網巡查當中，通過5G通信無人機智能化巡檢技術的有效應用能夠大幅提升電網問題排查的質量和效率。通過在機場應用5G交通監測管理技術，構建智慧交通指揮系統，實現對路交通、對空交通的全局精準可視化預測和高效協同工作，為建設數字化轉型智慧機場起到一定的輔助作用。

為進一步降低5G部署成本及運營成本過高導致的5G技術應用困難問題的影響，根據使用需求采取降本增效的措施，盡可能地提高5G技術的應用性價比。在網絡部署中，通過解析5G特點與應用場景，適當減少全網5G基站數量，從而降低部署成本和運營成本。此外，也可以按頻譜特性與需求選擇合適的頻率發射5G信號，讓不同頻段的5G信號在各場景中分別發揮其通信作用，在實現5G場景業務拓寬的前提下進一步達到5G通信分層應用的目標[9]。通過規劃5G基站區域建設并分層運行，實現5G技術共享的目標。

為了進一步提升5G應用的有效性，實現5G技術標準內容更新和技術體系的完善，需要進一步加強5G技術的研發[10]。以自主創新的TD-S技術標準為基礎，對5G網絡的組網技術、通信頻率以及業務需求等進行分析拓展，實現5G Rel-17技術標準完善應用和運行。

6 結 論

綜上所述，為進一步提升5G技術的應用水平，必須在全面掌握該技術內涵的前提條件下對其應用場景進行分析。通過了解目前主流5G技術內容，總結5G技術應用問題并提出對應的優化措施，從而為下一階段5G應用場景開發、技術體系完善、運行部署成本降低起到一定的積極作用。