5G通信技术应用场景及关键技术分析

来源:用户上传      作者:范宏辉

　　【摘要】    5G不仅仅具有更大的宽带，更高的速率以及更强能力的空中接口技术，同时还是面向业务应用和用户体验的智能网络。本文以5G 超密集典型场景的应用场景为切入点，对5 G无线网络关键技术展开探，以期为相关工作起到参考作用。
　　【关键词】    5G    无线网络    关键技术    应用场景
　　一、5G终端发展特点
　　1.1形态多元
　　5G通信技术基于三大应用场景——增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器连接（mMTC）、超可靠超低时延网络（URLLC），实现从个人消费应用向垂直领域的拓展，催生出面向各类具体应用场景的形态多元、融合化的5G终端。在传统手机之外，广义的5G终端还将包括主要面向消费市场的网联VR/AR、各类可穿戴设备、数字家庭组网终端，面向工业生产与社会治理的无人机、车联网、智能电网、物流等融合于各行业连接平台与应用的硬件终端，实现支持网络切片、海量终端接入、边缘计算等多种业务需求，真正实现赋能社会。
　　1.2制式统一
　　在包括运营商在内的全产业链的大力推动下，5G有望实现全球统一标准，在有效促进互联互通的同时，也为芯片、基带、射频器件等产业链上下游厂商降低路径选择难度与风险，聚焦研发与生产资源提供了良好的预期和保障，客观上加速了5G终端的快速成熟。目前，高通、华为、三星等主流厂商均已发布可支持5G相关标准的手机商用芯片等关键组件。
　　二、G无线网络关键技术
　　2.1频谱及标准关键技术
　　5G 标准频谱主要集中在中高频段，从 3.3～39GHz 之间被 划分成多个频段。 相较于前几代移动通信技术，5G 所采用的中高频段传播损耗较大，网络覆盖所需要的成本较高。其在上下行解耦、大规模 MIMO、波束聚合、波束赋形等方面需要更多的关键技术支撑。根据 2018 年全球移动设备供应商协会 （GSA）发布的报告，全球已经有 17 个国家计划或已经发布了5G 商用牌照，我国工业和信息化部颁布的 5G 标准中，通信频 段主要分布在 3.3～3.6GHz 和 4.8～5.0GHz 之间。
　　2.2通信传输标准及关键技术
　　在通信传输标准中，毫米波 mmWave 是主要的传输手段它的波长在 1～10mm， 其频率较宽，5G 通信主要采用 28GHz 频段和 60GHz 频段，尽管毫米波频段具有大量的连续频谱其可支持的接入速率也可超过 10GPbs，但是毫米波的绕射和 衍射能力不足，其覆盖面积较小，且信号在穿透过程中能量损耗较大。 因此，5G 标准广泛采用大规模 MIMO 和波束赋形技术来提高天线增益，扩大覆盖面积。 大规模 MIMO 可提供更广的空间自由度，基站可以并行傳输更大的数据流，而且大规模 MIMO 可定向发送波束，减少相互干扰和噪声，从而提高传输速率。
　　2.3 5G无线网络通信技术的MIMO技术
　　所谓的MIMO技术则是通过多个端口输出或者通过多个端口输入，其不仅能够加大发射功率，同时还能够加大通信宽带，该项技术只是能够完成单点对单点的工作，然而，目前无线网络技术处在快速的发展阶段，基本上已经可以完成单点对多点的工作。为了满足资源的需求量，需要合理运用MIMO技术。随着网路技术的快速发展，现下基本能够完成云无线连接，为强化5G无线通信技术奠定良好的基础。
　　2.4超密集异构网络
　　5G网络是一种利用宏站与低功率小型化基站（Micro-BS，Pico-BS，Femto-BS）进行覆盖的融WiFi，4G，LTE，UMTS等多种无线接入技术混合的异构网络。随着蜂窝范围的逐渐减小，使得频谱效率得到了大幅提升。随着小区覆盖面积的变小，最优站点的位置可能无法得到，同时小区进一步分裂难度增加，所以只能通过增加站点部署密度来部署更多的低功率节点。超密集异构网络可以使功率效率，频谱效率得到大幅提升，但是也不可避免的引入了一些问题。从物理层这个角度看需要多速率接入要求，如低速的传感器网络到高速率的多媒体服务。从异构网络这个角度，超密集异构网络需要一种能够具有可扩展的帧结构的空中接口来满足不同频段频率的接入。超密集异构网络还需要根据终端的使用情况以及终端所处的环境进行大量的预测，并在网络状态，信道环境，需求量突变前进行有效的前摄管理
　　三、结束语
　　总而言之，随着无线网络技术的不断发展，给信息技术的传递提供了很好的平台，并且已经成为了信息传递过程中的一项重要技术。5G无线网络通信技术是社会发展过程中的必然选择，因此，我们应该在确保目前该技术的现有优势的基础之上，不断创新该项技术，及时解决该技术使用过程中面临的各种问题，从而在整体上优化5G无线网络质量。
　　参  考  文  献
　　[1]瞿谨.5G通信技术应用场景及关键技术探讨[J].数字通信世界，2019（01）：200-201.
　　[2]唐连雷，王海龙.5G移动通信应用场景及关键技术探讨[J].中国新通信，2018，20（22）：141.
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