新时期5G 无线通信技术发展跟踪与应用分析

贾 磊

（同信通信股份有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

移动通信的发展从20世纪中期开始，当时的通信过程需要靠无线电波进行传输，需要通过人力在数据总机上进行转接，为其接听主叫方与被叫方，而无线电话由于体积的限制，可安装的地点寥寥无几。21世纪初，3G移动宽带时代来临，可以传输更多的数据资源，可以上网查阅收集资料，观看视频影音，用户数量指数级增长。2011年起，4G技术在全国范围内普及，移动通信正式融入人们的生活，传输速度的提升提高了其功能性。现在，5G技术已经来临，人们将迎来网络通信技术新发展的大时代。

1 新时期5G无线通信技术出现的背景

5G系统的灵活性是当今时代发展的必要条件，也是经济、技术和社会飞速发展下的必然产物。现阶段，5G移动通信已经成为国内外研究的重点项目。据悉我国华为公司已经掌握了较为完善的5G移动通信体系，并且应用良好。5G系统基于未来设备设施的优化以及相关技术的进步，能够完善新的体系结构，开创全新的智能化新时代通信。

2 5G无线网络通信技术概述

5G的面世在某种程度上奠定了数字化时代信息革命的高潮。作为新一代的移动通信网络，其最大的优势就是传输质量和传输速度显著提升。5G的信息传输速度最高可达10 Gb/s，下载一部电影只需要短短数秒。5G网络不局限应用于智能手机和平板电脑，还包括智能手表、家庭电子设备等。

5G的原理是C=λV，即光速=波长×频率[1]。传统的有线通信被距离空间所限制，为了保证信息的传输速度和质量，需应对空气中的传播影响因素。5G信号的传输是应用超高频电磁波进行的，频率越高速度越快，因此实现5G系统全面覆盖开展商业化的相关技术理论成为现实。高频的电磁波，频率越高则波长越短，直线传播过程中衰竭的程度也越大。实际上，日常生活的通信中广泛存在遮挡物。如果使用5G网络，那么为了覆盖相应范围并提升通信质量，就必须增加基站数量。现实因素既促进了5G通信网络的研究，又阻挡了其发展。5G网络通信的发展仍存在许多困难和挑战。要克服相关问题，必须以正确的方法、合理的姿态来面对众多客观限制条件，如资金成本、土地资源及收费方式等[2]。

3 5G无线通信关键技术研究

5G无线通信技术的方案设计和核心技术研究都有不同领域的内容设计，对于运行和设备方面都在不断创新。

3.1 新型多天线传输通信技术

传统手机由于通信技术的限制必须要在手机上安装天线，而数据天线的“消失”，代表着通信技术的进步。通过隐藏在手机内部的天线，可以了解到天线的长度与波长成正比例关系。由于高频电磁波的应用，波长的长度变短，导致天线变短。这就意味着原本存放天线的区域由于体积变小，可以适当地增加数量。覆盖大范围的基站也显著增加了天线的数量。通过对天线进行改进，能够有效提升容量、速度以及耐性。通过有效提升阵列增益及干扰抑制增益，使通信工作性能得到较大提升。5G发展过程中，天线技术不断发展，能够更好地满足业务需求。此外，多数量、小范围的微基站既增加了通信效果，又不会对人们的身体造成影响[3]。

3.2 高频通信技术

未来5G通信技术应用中，高频传输作为5G网络技术的核心，需要根据波长在实际传输过程中受到的影响进行完善。5G高频传输通信技术主要是克服电磁波的输出频段以及损耗影响，保证传输性能。由于直线传播损耗较多，且电磁波同光的传播一样是向四周发散的，所以高频通信技术实则是将信息传输的路径进行规划，将四周发散的电磁波进行集中传输。通过波束赋形的阶段，通过对射频信号的相位控制，使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄，并指向所提供服务的手机，而且能根据手机的移动转变方向。这种空间复用技术由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务，波束之间不会干扰，在相同的空间中提供更多的通信链路，极大地提高了基站的服务容量[4]。

3.3 密集网络通信技术

由于人口的不断增长，通信技术的相关业务需求也成几何倍数增长。一个人可能同时具备2～3个需求通信网络的设备，所以需提升通信技术性能和扩大覆盖范围。密集型网络通信技术通过众多微型基站的建立，大幅提升了网络覆盖率，并减少了不同区域内的干扰密度。

3.4 毫米波技术和大规模多输入输出技术

5G网络技术的突出特点之一就是解决了无法应用毫米波技术和大规模多输入输出技术的问题。大规模多输入输出技术是为了解决特定区域内的数据交流和转换问题，对于天线数量、阵列都有要求，可满足密集人口区域设备连接的稳定性，提升信息传输质量，保证通信服务。大规模多输入输出技术的缺陷在于天线过于密集，会出现信号波交流、互相干扰，降低了通信效率，使数据交流出错。5G技术通过波束成形和大数量小基站，将其应用转化为现实。

4 5G无线通信技术的应用

5G无线通信技术的应用，不仅充分满足了用户的需求，并且兼容性良好。5G的突出优势是高速性，在智能手机、平板电脑的资源下载中能够完美体现。此外，5G网络下的信息存储，能够通过高效率的传输功能将信息上传至云空间，有效保障了资料存储的可靠性与安全性。

5G技术的兼容与4G、3G、2G通信协议以及WiFi通信技术一样，在智能终端操作时可以进行选用。高兼容性使得5G的使用用途更具有针对性，并能够基于用户需求开启功能，在不需求时关闭使用，能够有效减少资源浪费。

5 5G时代与日常生活的联系探讨

5G网络下的通信技术发展未来前景较为乐观，无论是速度、稳定性还是时延，都能够极大地满足未来生活的需求。预计在2020年后，5G开始大规模商业化，即开始普及。5G 时代将构建一个全新的社会，实现人和人之间的沟通、人和设备之间的交流以及设备之间的数据接收与转化。5G将下一代社交网络、沉浸式游戏转化成现实体验，在电子信息设备中完成数据通信、智能联网，而融入生活中的数字化功能可将无人驾驶、智能监控及功能型家具等应用转化为现实[5]。

6 结 论

5G技术的研发与发展是当今社会的必然产物，现在正属于技术标准形成的阶段，在部分范围已经投入使用。我国为5G网络实现商业化和产业化做出了较大努力，5G技术的研发试验也有相关政策扶持。对于新时期5G无线通信技术，要始终保持积极态度，不断发展通信技术。