張玉明

（吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

0 引 言

隨著我國(guó)逐步進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代，各生產(chǎn)生活領(lǐng)域?qū)τ谝苿?dòng)通信技術(shù)都提出了更高的要求。為了滿足新時(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國(guó)不斷加大對(duì)5G無(wú)線通信技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用的力度。與傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)相比，5G無(wú)線通信技術(shù)是以現(xiàn)有通信技術(shù)為基礎(chǔ)，有機(jī)結(jié)合多種新型技術(shù)的融合性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠有效提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院蜁r(shí)效性，更好地滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸要求。為了充分了解5G無(wú)線通信技術(shù)，需要加強(qiáng)對(duì)其各項(xiàng)相關(guān)關(guān)鍵性技術(shù)的研究，準(zhǔn)確掌握其技術(shù)特點(diǎn)。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上積極探索5G無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)5G無(wú)線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用，為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

1 5G無(wú)線通信技術(shù)

1.1 基本層級(jí)

5G無(wú)線通信技術(shù)是在3G、4G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)與其他新型信息技術(shù)相互融合而形成的第5代移動(dòng)通信技術(shù)[1]。現(xiàn)階段，5G無(wú)線通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)需求方面存在一定差異性，可以將其劃分為3個(gè)主要核心層級(jí)。

第一層級(jí)為城域網(wǎng)，主要通過(guò)無(wú)線呼叫的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程通信信號(hào)的傳輸和接收，從而達(dá)到信息共享的效果。由于該層級(jí)具有高速數(shù)據(jù)信息共享的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍十分廣泛。

第二層級(jí)為核心網(wǎng)，主要為數(shù)據(jù)信息和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接提供接口。通過(guò)核心網(wǎng)層級(jí)對(duì)各種無(wú)線通信設(shè)施和數(shù)據(jù)端口進(jìn)行連接，顯著提高其穩(wěn)定性[2]。同時(shí)，核心網(wǎng)層級(jí)還能快速高效地對(duì)各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類處理，在數(shù)據(jù)傳輸方面比傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)更具時(shí)效性，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳輸。

第三層級(jí)為接入網(wǎng)，主要促使信息能夠全面覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。接入網(wǎng)層級(jí)的技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來(lái)對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類處理，并加以規(guī)范。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，5G無(wú)線通信技術(shù)能夠滿足新一代通信網(wǎng)絡(luò)在接入時(shí)對(duì)流量密度、連接數(shù)密度以及移動(dòng)性等方面的需求，具備超快接入速率和超低時(shí)延等特點(diǎn)。5G無(wú)線通信技術(shù)能夠適應(yīng)不同移動(dòng)終端設(shè)備的通信要求，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，合理分配資源，有效控制無(wú)線通信服務(wù)成本，幫助用戶快速高效地獲取所需的數(shù)據(jù)信息，極大地改善了用戶的使用體驗(yàn)[3]。

此外，5G無(wú)線通信技術(shù)還具有較高的感知性，能夠與自動(dòng)化控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合。通過(guò)各類先進(jìn)技術(shù)的融合，可以有效提高5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用的安全性，為5G無(wú)線通信技術(shù)的推廣創(chuàng)造有利條件。

2 5G無(wú)線通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 MIMO技術(shù)

多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)通過(guò)將多根天線設(shè)置于收發(fā)設(shè)備兩端，有效增加無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)空間自由度[4]。MIMO技術(shù)在5G無(wú)線通信中的應(yīng)用可以提升其信道接收能力，提高系統(tǒng)頻譜效率，為數(shù)據(jù)信息高速率傳輸和大規(guī)模存儲(chǔ)提供重要的技術(shù)支撐。

受技術(shù)條件限制，傳統(tǒng)單用戶多輸入多輸出（Single User-Multiple Input Multiple Output，SUMIMO）系統(tǒng)中的終端天線數(shù)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(tǒng)中則需要組合多個(gè)終端天線，以適應(yīng)終端在重量、功耗以及體積方面的要求。通過(guò)MIMO技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效改善無(wú)線通信系統(tǒng)的魯棒性，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性[5]。

2.2 空口技術(shù)

與碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）和正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）空口技術(shù)相比，5G無(wú)線通信中的空口技術(shù)需要與相關(guān)傳感器配合。通過(guò)空口技術(shù)和5G基礎(chǔ)設(shè)施共同構(gòu)建5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提高5G無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸效率和技術(shù)適應(yīng)性[6]。

2.3 UDN技術(shù)

5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)需要滿足超大規(guī)模、多元化數(shù)據(jù)信息高效穩(wěn)定傳輸?shù)囊?，因此在組網(wǎng)時(shí)需要有機(jī)融合無(wú)線異構(gòu)通信技術(shù)，通過(guò)各類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的綜合部署來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)全面覆蓋[7]。超密集組網(wǎng)（Ultra Dense Network，UDN）技術(shù)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(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸方面的需求。在應(yīng)用UDN技術(shù)時(shí)，無(wú)線接入站點(diǎn)過(guò)于密集會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的干擾，影響5G通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，導(dǎo)致能耗增加，客觀上會(huì)加大部署成本[8]。科研人員應(yīng)進(jìn)一步開展相關(guān)研究，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處。5G通信UDN結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 5G通信UDN結(jié)構(gòu)

3 5G無(wú)線通信技術(shù)的重要應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代辦公模式的轉(zhuǎn)變，通過(guò)視頻系統(tǒng)開展工作會(huì)議或遠(yuǎn)程協(xié)商交流成為重要的工作方式之一，對(duì)影像、聲音以及圖文等多元化數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院瓦B續(xù)性均提出了更高的要求[9]。5G無(wú)線通信技術(shù)在遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠充分發(fā)揮其在數(shù)據(jù)傳輸安全性和時(shí)效性等方面的優(yōu)勢(shì)，為遠(yuǎn)程視頻會(huì)議的實(shí)現(xiàn)提供重要的技術(shù)保障。

3.2 自動(dòng)駕駛

近年來(lái)，無(wú)人自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注。自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)需要以5G無(wú)線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)5G無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和快速響應(yīng)，使無(wú)人駕駛汽車能夠安全運(yùn)行。

3.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)

隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的發(fā)展，能夠滿足我國(guó)不同地區(qū)居民享受相應(yīng)醫(yī)療服務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的高效共享?；?G無(wú)線通信技術(shù)的高速率、低時(shí)延以及大連接等特性，支持遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定、實(shí)時(shí)高效的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)診斷與監(jiān)測(cè)。

3.4 移動(dòng)終端系統(tǒng)

隨著移動(dòng)終端功能的多元化發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)模和速度提出了更高的要求。在此背景下，將5G無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)終端已經(jīng)成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。5G無(wú)線通信技術(shù)與移動(dòng)終端系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合能夠在一定程度上解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性較差的問(wèn)題，同時(shí)還能為移動(dòng)終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理性能和存儲(chǔ)能力的提升提供技術(shù)支撐。

3.5 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

通過(guò)5G無(wú)線通信技術(shù)來(lái)連接各種智能化設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的目標(biāo)，為現(xiàn)代社會(huì)中人們的生產(chǎn)和生活提供更加便利的服務(wù)。以5G無(wú)線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，保證數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性、連貫性、時(shí)效性以及安全性，滿足物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)傳輸需求[10]。

4 結(jié) 論

近年來(lái)，我國(guó)不斷加大5G基站等通信設(shè)施的建設(shè)，為5G無(wú)線通信技術(shù)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件?？蒲腥藛T應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)5G無(wú)線通信各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，推動(dòng)5G無(wú)線通信技術(shù)的成熟發(fā)展，為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)提供技術(shù)支撐，同時(shí)促進(jìn)無(wú)線通信領(lǐng)域的持續(xù)性發(fā)展。