5G通信技术应用场景及关键技术

彭文君，皮雅婧

（中国移动通信集团设计院有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000）

0 引 言

相比于其他的通信技术，5G统通信技术更加注重用户的体验，为广大用户提供稳定、快捷的通信服务[1]。为了能够充分发挥5G通信在应用方面的稳定性与流畅性方面的优势，加强对多天线传输技术、大规模MIMO技术、超密网技术等关键技术的分析，有助于运营商深入地了解技术特点，进一步提高技术的使用效果，确保高效使用通信技术[2]。

1 5G通信技术特点

5G通信技术的特点主要表现在如下2个方面。第一，节能性。在其他通信技术的支持下，构建了高效的信息组织网以及信息中心网，节约了建设通信网络的成本，网络系统中的信息交互性得到了改善，节能效果良好，实用性得到进一步的提高，可以减少外部环境对通信的影响，保证优质的通信质量。第二，拓展性。5G技术通过整合原有的通信技术，令5G通信技术可以为用户提供多方位的用户体验，理论上5G的速度将达到5 Gb/s，甚至是10 Gb/s，大约是4G网络的50倍到100倍，且网络信号的强度也比较高，可以更好地满足不同区域、不同用户的不同通信需要[3]。此外，5G通信技术的应用，能够在一定程度上减少建设与开发5G网络的成本，为用户提供极致的通信体验，提高运营商的盈利水平，具有较强的经济价值和社会价值。

2 5G通信技术应用场景

2.1 增强移动宽带

在数据的传输方面，5G通信技术存在无法比拟的优势，传输的速度可以达到3.6 Gb/s，能够最大程度地满足用户对数据通信的高速需求，因此5G技术的应用日渐普遍，服务的对象越来越多[4]。例如，5G通信技术的应用促进了远距离技术方案的可持续发展，有效控制其使用成本，提升了该项技术的实用性[5]。

2.2 低延时、高可靠连接

在以往的通信网络体系中，不同种类的通信技术之间的兼容性较差，致使运营商的成本较高。5G通信技术有效改善了该问题，令网络的兼容性大幅提高。不同种类的通信技术加入到5G网络中十分便捷，可以保证各通信设备的平稳、高速运转，合理控制运营商的成本，提高运营的收益。主要的时延指标如下，在eMBB中，时延指标为4 ms；在uRLLC中，时延指标为0.5 ms；在eV2X中，时延为3～10 ms；在前传时延中，时延指标为100 μs。由于5G通信技术具有延时小的特点，所以在电子医疗的领域以及汽车的无人驾驶领域都取得了广泛的应用。

2.3 大规模物联网

5G通信技术可支持数十亿台设备和数万亿条消息，可以对这些消息进行处理，并将其安全可靠地路由至其他设备。同时，5G通信技术在大规模物联网中的应用还可以保证数据和交互的安全，处理设备数据并对其执行操作，支持应用程序与即便是处于离线状态的设备进行交互。在研发5G通信技术的环节中，为了确保技术的实用价值，运营商需要从经济层面加以考虑，合理地控制运营成本，以免因使用的成本过高，造成技术推广的困难。在相关技术的作用下，电信运营商可以按照用户使用需求，针对性地采取措施，改进用户的业务，以为客户提供更加全面的服务。

3 5G通信技术关键技术

3.1 多天线传输技术

该技术能够十倍百倍地提高网络通信系统的容量，可以降低不同用户之间的相互干扰，扩大无线网络的信号覆盖范围，与3G的2×2MIMO以及4G的8×8MIMO天线相比，5G的基站建设需要使用更多的天线，数量将达到近百根，可以从时间领域、空间领域及频率领域等多个维度提高能量的使用率以及对频谱的利用效率。

3.2 大规模MIMO技术

此种技术令同步收发网络信号成为可能，大幅提高了接收数据与传输数据的能力，其结构如图1所示。

图1 结构组成

大规模MIMO技术增大了频谱的宽度，令通信系统内部的信道容量不断提高，进一步增强了信道容量的利用率，建立了具有高效、完整等特点的网络通信系统。同时，该项技术的大规模使用，可以弥补传统的通信网络的频谱带宽的不足，减少通信所需的成本，提高通信的质量与稳定性。近年来，天线单元技术不断完善，大规模的MIMO技术也在天线方面做出了适当的调整，利用天线单元技术，增强了大规模MIMO技术的天线接收数据、传输数据的效率，有效增强了通信能力，扩大了通信的覆盖范围，为后期建设基站以及设备的维护提供便利。此外，还可以在一定程度上减少建设与开发5G网络的成本，提高运营商的盈利水平。

3.3 超密集组网技术

该项技术的实现可以依靠增大基站的密度，特别是小型的通信基站的部署在一定程度上有效增大了频率复用效率，建立了系统完善的通信体系。该项技术主要由两大部分组成，一个是无线物理技术，另一个是虚拟层技术。前者主要包括多址技术、编码技术及MAC技术等。这些技术的应用，大幅提高了5G网络的频谱带宽的利用率，同时还进一步增强了网络热点的信号强度，可以满足用户在不同场景中的通信需求，消除通信的盲点，扩大网络的覆盖范围，提高5G通信系统的容量，令5G网络的结构呈现出立体化的特点。虚拟层技术指的是利用单层的实体网络，搭建多层的虚拟网络。

虚拟网络最主要的平台是宏基站，负责对虚拟层做出指令控制，达到高效管理的目标。在虚拟层的支持下，技术工作者能够实时调控单载波及多载波，实现对5G网络的动态监管。电信运营商可以按照业务的种类以及用户的实际通信需求，灵活地调整网络配置，提高对网络资源的利用率，以免存在资源配置不均的问题，保证通信服务的优质、高效。

3.4 同时同频双全工技术

在通信网络的运行环节中，环境因素是影响信息传输的主要因素，为了减小外界环境对5G通信技术的不利影响，电信运营商可以选择使用同时同频双全工技术，令通信网络可以在接收同频数据时，消除干扰信号发射机的信号，提高频谱的运行效率。但需注意，目前此种技术的发展并不成熟，使用的范围以及使用的效果比较小。在未来的研究中，运营商可以加大资源的投入力度，不断优化此项技术，提高该项技术的实用价值。技术工作者需要适当调整网络的框架，以进一步增强5G通信的集中性，为用户提供更加全面、快捷、稳定的通信服务，满足不同用户的不同使用需求，避免外部因素对通信行为的影响[6]。

4 结 论

5G通信技术将为人们的日常生活以及经济的发展起到巨大的促进作用，具有较大的市场应用前景，可以满足用户的使用需求，提高通信稳定性，为用户提供极致的通信体验。