5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景與關(guān)鍵技術(shù)

呂 銳

（天訊瑞達(dá)通信技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

5G是在4G基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一種新型通信技術(shù)，在諸多地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，有助于強(qiáng)化用戶的體驗(yàn)感，改善整體通信服務(wù)質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與安全性。對(duì)通信行業(yè)來說，需要充分認(rèn)識(shí)到5G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景的管理，同時(shí)掌握其關(guān)鍵技術(shù)，從而促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

1.1 車聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用場(chǎng)景

一般情況下，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中存在的問題主要集中于數(shù)據(jù)終端的信息保障方面。針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部包塊的差異性，所采用的不同機(jī)器終端均要對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，以滿足應(yīng)用要求。在車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中采用5G通信技術(shù)可以為內(nèi)部供電裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，同時(shí)為車輛的安全行駛提供保障。在汽車駕駛中，通過5G通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息快速采集、傳輸?shù)炔僮鳎罄迷浦行目刂破脚_(tái)便能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合、調(diào)度，強(qiáng)化車輛和交管部門的關(guān)聯(lián)，為管理人員提供高效、快捷的車輛管理方案[1]。5G通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用有助于推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，使車輛出行具備智能化特點(diǎn)，不僅能夠節(jié)約駕駛?cè)藛T的時(shí)間，同時(shí)能夠保證車輛行駛的安全性。

1.2 宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中用戶數(shù)量驟增會(huì)直接影響數(shù)據(jù)傳輸效果，進(jìn)而導(dǎo)致用戶的體驗(yàn)感下降。5G技術(shù)具有較高的頻譜利用率，在實(shí)際應(yīng)用階段能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸整體架構(gòu)的優(yōu)化。圖1為5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)原理。

隨著社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的不斷更新，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交流的用戶數(shù)量劇增，網(wǎng)絡(luò)社交過程存在“一對(duì)多”的交流模式。為了提高相關(guān)信息的傳輸同步性，需要加強(qiáng)對(duì)5G通信技術(shù)的合理應(yīng)用。宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景中，通過對(duì)5G技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與安全性。

1.3 智能化應(yīng)用場(chǎng)景

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為人們的生產(chǎn)、生活提供了巨大的便利，將5G通信技術(shù)應(yīng)用于智能化場(chǎng)景中，能夠在滿足廣大用戶基本需求的前提下提高服務(wù)質(zhì)量。5G通信技術(shù)的應(yīng)用能夠滿足數(shù)據(jù)連接的要求，避免數(shù)據(jù)信息傳輸延時(shí)等情況，提高智能輔助技術(shù)的應(yīng)用水平[2]。

2 5G通信關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署

超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署能夠顯著提高無線傳輸速率，有效解決空間譜利用率低下、室內(nèi)覆蓋范圍較小等問題[3]。通過5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)蜂窩式向分布式等通信模式的轉(zhuǎn)變。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠提升蜂窩網(wǎng)絡(luò)頻譜效率，緩解宏蜂窩的壓力。除此之外，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合多種無線接入技術(shù)，由覆蓋范圍不同、承擔(dān)功能不同的大基站和小基站在空間中以極度密集部署的方式組合形成，進(jìn)而有效提高通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性，縮短傳輸延遲，強(qiáng)化用戶的體驗(yàn)感，提高整體服務(wù)質(zhì)量。超密集LET-B背景下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署如圖2所示。

圖2 超密集LET-B背景下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署

超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)支持用戶自定義部署，如果使用封閉式接入模式，傳輸功率的差異明顯，易導(dǎo)致通信干擾問題，對(duì)此需要加強(qiáng)管理，并進(jìn)行干擾抑制[4]。

2.2 D2D通信技術(shù)

對(duì)蜂窩系統(tǒng)運(yùn)行階段存在的問題進(jìn)行總結(jié)，主要包括覆蓋范圍較小、信息容量較低、功耗較大以及運(yùn)行效率低下等。設(shè)備到設(shè)備（Device-To-Device，DTD）通信是一種從設(shè)備到設(shè)備的直接通信方式，是對(duì)目前蜂窩通信系統(tǒng)的優(yōu)化和完善，能夠顯著降低傳輸能耗，提高通信的穩(wěn)定性和時(shí)效性[5]。D2D是一種應(yīng)用廣泛的短距離傳輸通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)終端間的信息高效傳輸，有效解決系統(tǒng)中存在的通信問題。相較于傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信，D2D直接通信僅占用一半的頻譜資源，減少了基站轉(zhuǎn)發(fā)，縮短傳輸時(shí)間。

2.3 MIMO技術(shù)

多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)是在發(fā)射端、接收端使用多個(gè)天線，使信號(hào)通過多個(gè)天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。其主要特點(diǎn)是無線信道自由度較大、可容納海量數(shù)據(jù)信息，同時(shí)能夠顯著提高系統(tǒng)的吞吐量，使通信距離得到有效延長。通過對(duì)大規(guī)模MIMO技術(shù)的利用，將大規(guī)模天線陣列配置在基站側(cè)，結(jié)合控分多址原理以充分發(fā)揮通信功能，能夠有效降低噪聲造成的影響，抗干擾效果較好。除此之外，通過對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的合理運(yùn)用，有助于避免因?yàn)檎{(diào)度算法較為復(fù)雜而引發(fā)的設(shè)計(jì)問題[6]。但是結(jié)合現(xiàn)狀分析，目前5G通信中MIMO技術(shù)的應(yīng)用仍存在一定的問題，主要表現(xiàn)為信道估計(jì)。用戶移動(dòng)導(dǎo)致通信間隔受限，設(shè)備正交導(dǎo)頻序列的數(shù)量明顯降低，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)頻污染和干擾問題。在實(shí)施階段，采用通信陣列天線排列方式，成本較高，不利于提高經(jīng)濟(jì)效益[7]。

2.4 綠色通信技術(shù)

采用綠色通信技術(shù)，能夠在確保用戶獲得良好體驗(yàn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能部署。通過在統(tǒng)一區(qū)域內(nèi)增設(shè)小基站，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基站網(wǎng)絡(luò)流量分擔(dān)目標(biāo)，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效能的提升，最大程度降低布設(shè)能耗。合理調(diào)整服務(wù)范圍內(nèi)的用戶數(shù)量，加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)部署、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置[8]。

2.5 多載波技術(shù)

多載波技術(shù)也是目前較為常用的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，主要包括濾波器組多載波技術(shù)、廣義頻分復(fù)用技術(shù)以及通用濾波多載波技術(shù)等[9]。其中濾波器組多載波技術(shù)具有頻譜效率高、實(shí)現(xiàn)難度小等優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)相對(duì)成熟，是實(shí)現(xiàn)5G應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。通過對(duì)多載波技術(shù)的利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)子載波寬帶設(shè)置條件的有效控制，保證其重疊程度的合理性，進(jìn)而確保相鄰子載波之間的獨(dú)立性，為信息數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.6 正交多址接入技術(shù)

正交多址接入技術(shù)在諸多領(lǐng)域中均具有一定的應(yīng)用價(jià)值，使用時(shí)需要科學(xué)、合理地劃分信息傳輸通道，生成多個(gè)正交子信道，通過子載波形式對(duì)其進(jìn)行合理調(diào)整。針對(duì)不同的子載波而言，確保數(shù)據(jù)信息在滿足實(shí)際應(yīng)用要求的基礎(chǔ)上能夠處于相互獨(dú)立狀態(tài)，從而為信號(hào)的高效穩(wěn)定傳輸提供強(qiáng)有力的保障[10]。通過對(duì)正交多址接入技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠有效區(qū)分不同的用戶信號(hào)，避免系統(tǒng)受到干擾，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部具備完善的干擾刪除功能，可以保證數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定傳輸。

3 結(jié) 論

綜上所述，5G通信技術(shù)的優(yōu)化和完善對(duì)于推動(dòng)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。為了優(yōu)化5G通信技術(shù)的戰(zhàn)略布局，提高通信網(wǎng)絡(luò)的智能化水平，相關(guān)工作人員需要了解5G通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，充分掌握關(guān)鍵技術(shù)，加大研究力度，為未來的革新發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。