尹國棟

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在通信領(lǐng)域，我們已經(jīng)進(jìn)入到5G通信技術(shù)時(shí)代。文章就針對5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的分析，旨在為相關(guān)人士的研究工作提高參考，更好地促進(jìn)我國5G通信技術(shù)的發(fā)展，使其能更好地為我們的工作和生活服務(wù)。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù);應(yīng)用場景;關(guān)鍵技術(shù)

前言：

作為信息技術(shù)三大支柱之一的通信網(wǎng)絡(luò)，隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對人們的日常工作和生活帶來了巨大的便利，極大地改變了人們工作和日常生活的模式，也亟待地推動了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在通信領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入到5G通信時(shí)代，而且，5G通信技術(shù)將通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升到了一個(gè)全新的高度，是當(dāng)前全球移動通信的最高發(fā)展水平，也展示了一個(gè)國家信息化建設(shè)的水平。在實(shí)際生活中，5G通信技術(shù)在諸多的領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用，因此，分析其應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)，對其未來的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景分析

2019年是5G通信技術(shù)的應(yīng)用元年，而2020年是5G通信技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵之年。在2020年，我國的5G通信技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，在智慧生活、智慧城市以及智慧制造等場景中獲得了廣泛的普及應(yīng)用（見圖1）。2020年3月29日至4月1日，習(xí)近平總書記在浙江考察時(shí)，指出：“要抓住產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化賦予的機(jī)遇，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，抓緊布局?jǐn)?shù)字經(jīng)濟(jì)、生命健康、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)，大力推進(jìn)科技創(chuàng)新，著力壯大新增長點(diǎn)，形成發(fā)展新動能”。根據(jù)習(xí)總書記的講話精神，當(dāng)前，我國的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍已經(jīng)普及到運(yùn)動、車載、醫(yī)療、智慧城市與電網(wǎng)等領(lǐng)域當(dāng)中，5G通信技術(shù)基于其交互式的顯著特點(diǎn)，在無線接入寬帶和通信延遲等方面的工作中發(fā)揮了巨大的作用，特別是在急救人員跟蹤、入侵監(jiān)測、無人機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域中，更是發(fā)揮了巨大的作用。

在實(shí)際生活中，無論是在智慧生活、智慧城市還是在智慧制造等領(lǐng)域的應(yīng)用，5G通信技術(shù)都分為在室內(nèi)和室外兩個(gè)場景種的應(yīng)用：首先，在室外場景的應(yīng)用。在室外場景的應(yīng)用中，主要是利用5G通信技術(shù)的大規(guī)模多進(jìn)多出（Multiple-In Multiple-Out，MIMO）技術(shù)，通過基站建設(shè)和天線的分布，在一定區(qū)域內(nèi)設(shè)置足夠的天線元件，然后采用光纖與基站的相互連接，對該區(qū)域進(jìn)行部署，借助虛擬蜂窩部署的方式與技術(shù)，提升其室外的覆蓋率;而其室內(nèi)場景應(yīng)用中，主要是促使用戶系統(tǒng)在運(yùn)行期間與室外的MIMO天線進(jìn)行連接通信，使之形成天線與室內(nèi)無線接入點(diǎn)（Access Point，AP）共同通信的局面。這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)短距離的通信，還能有效提升通信系統(tǒng)運(yùn)行的效率，形成良好的工作模式。此外，應(yīng)用5G通信技術(shù)，還能滿足當(dāng)前社會倡導(dǎo)的節(jié)能降耗減排的綠色環(huán)保發(fā)展的要求，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，從而為通信網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

二、5G通信的關(guān)鍵技術(shù)分析

在5G時(shí)代，無線移動通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由傳統(tǒng)的通話業(yè)務(wù)，逐漸發(fā)展為可為用戶提供更加豐富的數(shù)據(jù)信息與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的通信系統(tǒng)。其關(guān)鍵技術(shù)大致分為如下幾個(gè)方面：

（一）大規(guī)模天線技術(shù)

大規(guī)模天線技術(shù)也被稱為MIMO技術(shù)，是英文“Multiple-In Multiple-Out”的簡寫。這一關(guān)鍵技術(shù)主要是在發(fā)射器端與接收器端的中間設(shè)置一定規(guī)模的天線系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)的容量，從而提升客戶的體驗(yàn)度。一般來說，移動通信技術(shù)都會應(yīng)用一定的天線系統(tǒng)，而5G通信技術(shù)中大規(guī)模MIMO關(guān)鍵技術(shù)，將一定區(qū)域內(nèi)天線的數(shù)量增加到幾十到幾百之間，并且在移動設(shè)備中也配置了一定數(shù)量的接收天線系統(tǒng)。這種設(shè)置方式與傳統(tǒng)的天線設(shè)置方式，具有如下的優(yōu)勢：第一，能確保高頻譜的合理利用，提升能源的利用效率;第二，通過簡單的預(yù)測，有效控制噪聲干擾的問題，防止實(shí)際生活中存在的噪音對信號的干擾;第三，能為眾多的用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。運(yùn)用大規(guī)模MIMO關(guān)鍵技術(shù)，能簡化MAC層次的調(diào)度算法，而且秩序BS傳送信號還能滿足相關(guān)時(shí)頻用戶多元化的使用需求，從而實(shí)現(xiàn)最終的服務(wù)目的。

（二）認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是5G通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。這一技術(shù)主要是運(yùn)用CR網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，創(chuàng)造性地解決了RF頻譜擁擠的問題，提高了無線電頻譜資源的利用率，從而改善5G通信技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀。在實(shí)際運(yùn)用中，首先利用CR發(fā)射器接收相關(guān)接收器所監(jiān)測到的被占用的頻譜。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用可視圖技術(shù)與其他用戶的相同頻譜進(jìn)行連接，當(dāng)遇到?jīng)_突問題時(shí)，就可以及時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而保證5G通信的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）高頻段傳輸技術(shù)

當(dāng)前，在移動通信領(lǐng)域，人們普遍使用的是3GHz及以下的移動通信頻段，隨著用戶的不斷增加，以及人們對流量需求的增加，頻譜資源已經(jīng)無法滿足人們實(shí)際的應(yīng)用需求。而開發(fā)毫米波頻率的高頻段通信技術(shù)，將毫米波頻率的范圍控制在28GHz左右，同時(shí)借助64根天線發(fā)揮出波束賦技術(shù)的作用，這樣就可以滿足人們對數(shù)據(jù)流量的使用需求，實(shí)現(xiàn)在2km范圍內(nèi)達(dá)到每秒1G的下載速度（見圖2）。

（四）移動基站技術(shù)

移動基站技術(shù)也是5G通信技術(shù)中關(guān)鍵的技術(shù)之一。在一般的情況下，移動蜂窩基站大都分布在移動交通設(shè)備當(dāng)中，如：公交車、私家車以及貨車等，這樣就會隨著交通工具的移動而轉(zhuǎn)變連接的核心網(wǎng)絡(luò)具體位置，從而有效提高5G通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的水平及質(zhì)量。而且，運(yùn)用移動基站還有一個(gè)顯著的優(yōu)勢，那就是移動基站能有效提升頻譜的利用率，同時(shí)最大限度上減少對能源的消耗，從而降低相應(yīng)的成本開銷，并有效提升其應(yīng)用的效果，增強(qiáng)5G通信技術(shù)整體系統(tǒng)抗干擾的能力。

（五）綠色通信技術(shù)

綠色通信技術(shù)也是5G通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。習(xí)近平總書記在系列講話中明確指出：“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)”。因此，在5G通信系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)過程中，也必須遵循節(jié)能環(huán)保的原則，樹立綠色環(huán)保的觀念和意識，能夠在最大限度上降低能源消耗量的同時(shí)，融入綠色低碳環(huán)保的新發(fā)展理念。為此，在5G通信技術(shù)研究與開發(fā)工作中，必須從各個(gè)方面都遵循綠色發(fā)展新理念，采用綠色通信技術(shù)，滿足當(dāng)前我國倡導(dǎo)的綠色發(fā)展理念的要求，全面提升能源的利用效率。

結(jié)語：

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前我們已經(jīng)進(jìn)入到5G時(shí)代，5G移動通信技術(shù)的誕生和發(fā)展，將當(dāng)前的移動通信技術(shù)帶入到一個(gè)嶄新的發(fā)展領(lǐng)域，為人們的生活和工作提供了巨大的便利，具有十分重要的作用和現(xiàn)實(shí)意義。文章就針對性分析了5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)，這僅是筆者的一點(diǎn)個(gè)人淺見，可能還存在分析不到位的情況，但希望能對相關(guān)人士的研究工作提供參考和借鑒，促進(jìn)我國5G移動通信技術(shù)的健康發(fā)展，為人們的生活和工作提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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