5G通信技術的應用及6G通信技術展望

辛兆華，韓旭峰

（1.中國聯合網絡通信有限公司 海陽市分公司，山東 煙臺 265100；2中國聯合網絡通信有限公司 煙臺市分公司，山東 煙臺264099）

0 引 言

當前5G通信技術已經廣泛應用于多個領域，如智能農業、智慧醫療以及智能家居等，給人們帶來了全新的智能化、人性化服務體驗，大大提高了生活的便捷度。受社會科技發展的影響，人們的智能化需求不斷提升，5G在性能與應用方面也會逐漸受限。縱觀移動通信技術的發展歷程，研究5G通信技術與6G通信技術是符合移動通信技術發展規律的，同時也是時代發展的必然趨勢。

1 5G通信技術的應用場景

1.1 宏覆蓋增強應用場景

5G通信技術在宏覆蓋增強應用場景中主要呈現低頻頻段，其覆蓋半徑能達到數千米。宏覆蓋應用場景利用的相關5G通信技術包括大規模天線技術、新型調制編碼技術以及非正交傳輸技術，3種技術相輔相成，實現“1+1+1＞3”的效果，能夠為用戶創造更加安全穩定的網絡環境，繼而提高通信與網絡應用質量。

1.2 超密集部署場景

將宏基站與小基站相結合進行超密集部署，不僅能夠滿足5G通信技術的大流量數據傳輸需求，還能消除信號盲點，獲得更高的頻率復用效率，在局部熱點區域甚至可以實現百倍量級的系統容量提升，從而顯著改善網絡環境，尤其適用于商場、住宅區、學校、車站等場景[1]。在超密集部署中主要應用到的5G通信相關技術有無線回傳技術、虛擬小區技術和新型調制編碼技術，能夠將超密集環境按照網絡應用范圍進行不同小區劃分，并為各個小區部署不同的天線高度，呈現出不同的網絡增益，適應多場景實際需求。此外，如果是需要加快數據信息傳輸速度的室內場景，則應當輔以高頻率通信，以有效規避不同小區相互影響。具體部署模式如圖1所示。

圖1 部署模式

1.3 低時延和高可靠場景

低時延和高可靠是時代發展對移動通信網絡的新要求，主要應用到的5G通信相關技術有終端直通技術和鏈路自適應技術，均能夠明顯降低時延，提高安全性和可靠性。例如將其應用于智能交通系統可以大大減少延時誤差，使其不超過1ms，同時具有無限接近于零的檢測率，能夠最大程度規避交通事故的發生[2]。

2 當前5G通信技術面臨的挑戰

當前5G通信技術還無法實現增強現實（Augmented Reality，AR）、虛擬現實（Virtual Reality，VR）、混合現實（Mixed Reality，MR）在擴展現實（Extended Reality，XR）中的深度融合，而這又是未來社會發展的必然需求。萬物互聯的物聯網是5G的重要應用場景，亦是5G通信技術愿景之一，要想全面實現萬物互聯，需要積極應對成本、電池壽命以及物聯網終端深度覆蓋等方面的挑戰。當前5G通信技術的通信覆蓋范圍仍舊以基站為中心，因此存在信號盲區，隨著活動空間的范圍逐漸擴大，這種覆蓋率將遠遠不夠。

5G通信技術具有高可靠低時延通信、增強型移動寬帶以及大規模機器通信3大應用場景，在垂直行業發展過程中不可避免地會出現網絡融合方面的問題，例如家庭寬帶固網和移動通信網絡的融合、衛星網絡和移動通信網絡的融合等[3]。當前人工智能已在其他領域獲得初步成果，但它與通信網絡的結合不是十分成熟，只能簡單地通過人工智能（Artificial Intelligence，AI）算法對通信網絡架構進行優化，從而提高網絡靈活度和網絡維護質量。

3 5G通信技術的發展策略

首先，從增強上行傳輸能力、發展多天線模式、增強移動性能以及加強信號覆蓋等方面提升5G通信性能。增強上行傳輸要完善幀頭對齊頻段的載波聚合方案，提升上行傳輸的時隙選擇空間。多天線模式發展則應深入研究基站之間的協作技術，包括增強傳輸、加強探測參考信號（Sounding Reference Signal，SRS）、預編碼以及高階正交互通等。加強條件切換與雙協議棧切換技術方案的應用，確保通信切換不出現明顯中斷。加入解調信號初始化序列，擴大信號在物理層面的覆蓋范圍，加強地面網絡與空域網絡的深度結合，聯合高空基站、衛星網絡等完成空天整體化通信系統的構建。針對5G網絡用戶的不同性能要求，優化網絡架構，以更加靈活的方式完成構架分流與性能分級[4]。

4 6G通信技術愿景與應用場景展望

4.1 技術愿景

6G通信技術總體愿景是5G通信技術愿景的進一步發展與升級，是推動我國6G通信技術研發的基礎。首先，應當加大對6G候選頻段的研究力度。將5G產業發展現狀與6G研究需求相結合，考慮國有產業的節奏與特點，通過研發高頻毫米波等技術，做好通信產業發展的頻譜資源儲備，結合6G復雜融合場景開展動態頻譜共享理論研究。其次，推進6G國際化合作與發展。堅持6G全球統一行業發展標準，積極開展國際合作，依托產業界的力量強化國內外運營商、設備商的溝通協作，鼓勵企業擬定關于6G研究方面的相關議題，為共同推進6G通信技術發展提供保證，提升產業協同發展的國際化能力[5]。最后，突破6G潛在關鍵技術。推動6G通信設備與終端產業鏈構建，可加大資金投入，同時設立多個細分領域專題研究組，鼓勵企業積極突破下一代信通編碼、天線射頻、太赫茲通信以及軟件無線電等關鍵技術，加強對6G相關產業的基礎設備儲備和投入，在6G技術研究中積極融合利用導體材料、高頻器件等。

4.2 應用場景展望

6G通信技術應用場景包含各行各業的智能服務、人際協作、共享算力以及全息交互等，如圖2所示[6]。

圖2 6G通信技術應用場景展望

隨著人們對網絡通信的需求不斷加大，將AR、VR、MR融入XR中是必然的發展趨勢。基于6G通信技術實現裸眼、XR全息交互通信，滿足人們對全息通信的多媒體交互需求，使用戶可以隨時隨地享受全息技術所帶來的新奇體驗[7]。

在5G通信技術的基礎上，6G通信技術將實現全面數字化，人與人之間的交流和對世界的感知也不再受到時間、空間限制。例如，通過大量智能傳感器對人體重要器官、神經系統、泌尿系統、呼吸系統、肌肉骨骼以及情緒狀態等進行精準的識別，并實時鏡像映射，構建一個完善的虛擬世界，實現人體個性化健康數據實時監測，便于實現對人體疾病的遠程精準治療，完成對疾病的準確評估。

自動駕駛是運輸與物流行業發展的必然趨勢，通過在道路與車輛中嵌入大量傳感器，利用6G通信技術獲取信息并在云端實現交互。通過配備遠端智能交通控制中心、雷達傳感器等完整的配套系統，從中心到端、端到端的車聯網功能。此外，車聯網需要控制大量的遠端自動駕駛車輛，構建龐大的智慧交通體系，因此對通信網絡時延性與可靠性有著更高的要求，需要6G通信技術實現不超過1 ms的時延性[8]。6G技術在5G覆蓋率的基礎上能夠進一步實現對海洋、天空的覆蓋，繼而實現海陸空全空間無縫信號覆蓋，將地面基站與地面直放站、低軌和高軌衛星、水下基站等進行協同組網，實現泛在化連接[9,10]。

5 結 論

目前5G通信技術正處在高速發展階段，但在空間范圍、網絡融合與人工智能等方面已經呈現出一定的不足。通過6G通信技術的深入研究與應用能夠彌補這些不足，從而更好地適應時代發展，迎合用戶需求。