5G無線通信技術的關鍵技術應用研究

張玉明

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

隨著我國逐步進入網絡信息化時代，各生產生活領域對于移動通信技術都提出了更高的要求。為了滿足新時期社會經濟發展的需要，我國不斷加大對5G無線通信技術研發和推廣應用的力度。與傳統移動通信技術相比，5G無線通信技術是以現有通信技術為基礎，有機結合多種新型技術的融合性網絡技術，能夠有效提高無線通信網絡中數據傳輸的安全性和時效性，更好地滿足大規模數據的傳輸要求。為了充分了解5G無線通信技術，需要加強對其各項相關關鍵性技術的研究，準確掌握其技術特點。同時，在此基礎上積極探索5G無線通信技術的應用場景，推動5G無線通信技術在物聯網、自動駕駛以及遠程醫療等領域的應用，為我國現代化建設奠定良好的基礎。

1 5G無線通信技術

1.1 基本層級

5G無線通信技術是在3G、4G通信技術的基礎上，通過與其他新型信息技術相互融合而形成的第5代移動通信技術[1]?，F階段，5G無線通信技術在網絡需求方面存在一定差異性，可以將其劃分為3個主要核心層級。

第一層級為城域網，主要通過無線呼叫的方式來實現對遠程通信信號的傳輸和接收，從而達到信息共享的效果。由于該層級具有高速數據信息共享的特點，應用范圍十分廣泛。

第二層級為核心網，主要為數據信息和網絡設備之間的連接提供接口。通過核心網層級對各種無線通信設施和數據端口進行連接，顯著提高其穩定性[2]。同時，核心網層級還能快速高效地對各類數據信息進行分類處理，在數據傳輸方面比傳統通信網絡更具時效性，能夠實現數據信息的實時傳輸。

第三層級為接入網，主要促使信息能夠全面覆蓋通信網絡系統。接入網層級的技術相對簡單，通過構建數據結構系統來對無線通信網絡內的海量數據信息進行分類處理，并加以規范。

1.2 技術特點

與傳統通信技術相比，5G無線通信技術能夠滿足新一代通信網絡在接入時對流量密度、連接數密度以及移動性等方面的需求，具備超快接入速率和超低時延等特點。5G無線通信技術能夠適應不同移動終端設備的通信要求，充分利用網絡資源，合理分配資源，有效控制無線通信服務成本，幫助用戶快速高效地獲取所需的數據信息，極大地改善了用戶的使用體驗[3]。

此外，5G無線通信技術還具有較高的感知性，能夠與自動化控制技術、人工智能技術以及大數據技術實現有機融合。通過各類先進技術的融合，可以有效提高5G無線通信技術應用的安全性，為5G無線通信技術的推廣創造有利條件。

2 5G無線通信技術的關鍵技術

2.1 MIMO技術

多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術通過將多根天線設置于收發設備兩端，有效增加無線通信網絡空間自由度[4]。MIMO技術在5G無線通信中的應用可以提升其信道接收能力，提高系統頻譜效率，為數據信息高速率傳輸和大規模存儲提供重要的技術支撐。

受技術條件限制，傳統單用戶多輸入多輸出（Single User-Multiple Input Multiple Output，SUMIMO）系統中的終端天線數量多為1根或2根，而在多用戶多輸入多輸出（Multi User-Multiple Input Multiple Output，MU-MIMO）系統中則需要組合多個終端天線，以適應終端在重量、功耗以及體積方面的要求。通過MIMO技術的應用，能夠有效改善無線通信系統的魯棒性，提升數據傳輸的穩定性和安全性[5]。

2.2 空口技術

與碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）和正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）空口技術相比，5G無線通信中的空口技術需要與相關傳感器配合。通過空口技術和5G基礎設施共同構建5G無線通信網絡，進一步提高5G無線通信數據傳輸效率和技術適應性[6]。

2.3 UDN技術

5G無線通信網絡需要滿足超大規模、多元化數據信息高效穩定傳輸的要求，因此在組網時需要有機融合無線異構通信技術，通過各類網絡節點的綜合部署來實現信號全面覆蓋[7]。超密集組網（Ultra Dense Network，UDN）技術能夠拓展頻譜帶寬，使頻譜資源得到更加充分的利用，滿足5G無線通信網絡在數據傳輸方面的需求。在應用UDN技術時，無線接入站點過于密集會產生較為嚴重的干擾，影響5G通信網絡的頻譜效率，導致能耗增加，客觀上會加大部署成本[8]?？蒲腥藛T應進一步開展相關研究，以解決現有技術中存在的不足之處。5G通信UDN結構如圖1所示。

圖1 5G通信UDN結構

3 5G無線通信技術的重要應用場景

3.1 遠程視頻會議系統

隨著現代辦公模式的轉變，通過視頻系統開展工作會議或遠程協商交流成為重要的工作方式之一，對影像、聲音以及圖文等多元化數據傳輸的可靠性和連續性均提出了更高的要求[9]。5G無線通信技術在遠程視頻會議系統中的應用能夠充分發揮其在數據傳輸安全性和時效性等方面的優勢，為遠程視頻會議的實現提供重要的技術保障。

3.2 自動駕駛

近年來，無人自動駕駛汽車的發展在全世界范圍內受到廣泛關注。自動駕駛的實現需要以5G無線通信技術為基礎，通過5G無線通信技術實現對環境數據的實時采集和快速響應，使無人駕駛汽車能夠安全運行。

3.3 遠程醫療系統

隨著遠程醫療系統的發展，能夠滿足我國不同地區居民享受相應醫療服務的需求，實現醫療資源的高效共享?；?G無線通信技術的高速率、低時延以及大連接等特性，支持遠程醫療系統實現安全穩定、實時高效的遠程醫學診斷與監測。

3.4 移動終端系統

隨著移動終端功能的多元化發展，對數據傳輸規模和速度提出了更高的要求。在此背景下，將5G無線通信技術應用于移動終端已經成為重要的發展趨勢。5G無線通信技術與移動終端系統的有機結合能夠在一定程度上解決系統數據安全性較差的問題，同時還能為移動終端系統數據處理性能和存儲能力的提升提供技術支撐。

3.5 物聯網系統

通過5G無線通信技術來連接各種智能化設備，從而實現萬物互聯的目標，為現代社會中人們的生產和生活提供更加便利的服務。以5G無線通信技術為基礎，保證數據通信的穩定性、連貫性、時效性以及安全性，滿足物聯網場景下的數據傳輸需求[10]。

4 結 論

近年來，我國不斷加大5G基站等通信設施的建設，為5G無線通信技術的推廣應用創造良好的條件?？蒲腥藛T應進一步加強對5G無線通信各項關鍵技術的研究，積極進行技術創新和改進，推動5G無線通信技術的成熟發展，為我國的現代化建設提供技術支撐，同時促進無線通信領域的持續性發展。