文/黃宗偉

近些年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷完善，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。而移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了越來(lái)越高級(jí)的通信設(shè)備，移動(dòng)用戶(hù)數(shù)量呈指數(shù)式增長(zhǎng)，這讓移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)感受到了前所未有的壓力。短短十年時(shí)間，通信技術(shù)從2G開(kāi)始，如今4G已經(jīng)成熟，但還不能完全滿(mǎn)足人們的需求，科研人員正在探索5G通信技術(shù)，為了提高通信網(wǎng)絡(luò)的整體效能。

1 5G通信技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

1.1 宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景

在宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景中，絕大部頻段屬于低頻頻段。對(duì)于宏小區(qū)來(lái)說(shuō)，它所覆蓋的范圍比較廣，半徑可以達(dá)到若干千米。而且場(chǎng)景中的用戶(hù)到基站的路損量存在非常大的差異，這也是信噪比出現(xiàn)差異的原因。一般情況下，會(huì)在宏站上布設(shè)大量的天線(xiàn)，因此在宏覆蓋增強(qiáng)應(yīng)用場(chǎng)景下，會(huì)使用三種不同技術(shù)，一種是非正交傳輸，一種是新型調(diào)制編碼，還有一種是規(guī)模非常大的天線(xiàn)技術(shù)。這三種技術(shù)之間是可以共存的，所以它們一起使用的效果會(huì)非常好，綜合使用高于單個(gè)技術(shù)的效果。

1.2 超密集部署

對(duì)于5G技術(shù)應(yīng)用的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，幾乎都與超密集部署有一定的關(guān)系。舉例來(lái)說(shuō)，5G技術(shù)可以應(yīng)用到購(gòu)物商場(chǎng)之中，也可以應(yīng)用在會(huì)議大廳之中，同時(shí)還可以應(yīng)用到公司辦公室等。無(wú)論哪個(gè)場(chǎng)景，用戶(hù)的體驗(yàn)速率都應(yīng)該達(dá)到1G以上，由此可知，通信用戶(hù)的密度在一些典型空間內(nèi)比較大。超密集應(yīng)用場(chǎng)景可以根據(jù)它所應(yīng)用的范圍劃分為不同的小區(qū)，通常情況下可以劃分為三種類(lèi)型，一種類(lèi)型是宏小區(qū)，一種類(lèi)型是微小區(qū)，還有一種類(lèi)型是毫微小區(qū)，以上這些小區(qū)的拓?fù)湫螤钪饕尸F(xiàn)出兩大特性，其中一大特性是多樣性，另一大特性是異構(gòu)性。而且不同小區(qū)之間天線(xiàn)高度和增益有一定的差異，不同小區(qū)的信號(hào)發(fā)射頻率同樣存在很大差異。在超密集應(yīng)用場(chǎng)景中，可以使用三種不同的技術(shù)，一種技術(shù)是虛擬小區(qū)技術(shù)，一種技術(shù)是無(wú)線(xiàn)回傳技術(shù)，還有一種技術(shù)是新型調(diào)制編碼技術(shù)。對(duì)于室內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景部署來(lái)說(shuō)，用戶(hù)體驗(yàn)速率一般都是依靠高頻通信應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要是為了避免不同小區(qū)之間的干擾。在規(guī)模比較大的天線(xiàn)陣列的布設(shè)中，高頻的短波長(zhǎng)屬性為天線(xiàn)陣列布設(shè)提供了很大便利。

1.3 機(jī)器間通信場(chǎng)景

5G技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景還包含物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景面臨很多的問(wèn)題，在所有問(wèn)題中最大的問(wèn)題出現(xiàn)在巨量終端數(shù)據(jù)的支持能力層面，而且對(duì)各個(gè)機(jī)器終端是有一定要求的，也就是各個(gè)機(jī)器終端成本要低于普通手機(jī)終端，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景同樣有要求，就是功率要非常低，確保電池使用的時(shí)間比較長(zhǎng)一些。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景所覆蓋的范圍要非常廣，至少要包含地下室，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中可以使用三種不同的技術(shù)，一種技術(shù)是控制信令優(yōu)化技術(shù)，一種技術(shù)是非正交傳輸技術(shù)，還有一種技術(shù)是窄帶傳輸技術(shù)。非正交傳輸技術(shù)可以支持很多終端在同一時(shí)間共同使用無(wú)線(xiàn)資源，這種技術(shù)的接入還可以采用競(jìng)爭(zhēng)形式，這種接入方式可以控制信令開(kāi)銷(xiāo)減少很多。窄帶傳輸技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于可以讓成本大幅度降低，同時(shí)還能夠?qū)⒏采w范圍擴(kuò)大一些，盡可能減少控制信道的開(kāi)銷(xiāo)。

1.4 低時(shí)延和高可靠場(chǎng)景

無(wú)論是低時(shí)延應(yīng)用場(chǎng)景，還是高可靠應(yīng)用場(chǎng)景，它們都是各種不同應(yīng)用中的共同需要。舉例來(lái)說(shuō)，在精密機(jī)械制造中，不同機(jī)器之間如果在通信上存在延時(shí)會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，即使是毫秒級(jí)別的延時(shí)也并不例外。在智能交通系統(tǒng)運(yùn)行中，被強(qiáng)制要求的延時(shí)絕對(duì)不能超過(guò)毫秒，同時(shí)它的檢測(cè)率極其低，甚至?xí)椭亮悖駝t發(fā)生交通事故的可能性非常大。在這樣的場(chǎng)景中，一般會(huì)使用兩種不同的技術(shù)，其中一種技術(shù)是終端直通技術(shù)，另一種技術(shù)是鏈路自適應(yīng)技術(shù)。

1.5 uRLLC 型應(yīng)用場(chǎng)景

對(duì)于uRLLC 型應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，它可以應(yīng)用到自動(dòng)駕駛技術(shù)之中。在自動(dòng)駕駛技術(shù)中，通信技術(shù)的及時(shí)性可以明顯的體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)通信技術(shù)的可靠性也可以明顯的體現(xiàn)出來(lái)。盡管5G技術(shù)能夠應(yīng)用的場(chǎng)景非常多，但uRLLC 型應(yīng)用場(chǎng)景是所有應(yīng)用場(chǎng)景之中優(yōu)點(diǎn)最多的。我國(guó)5G技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在兩方面，一方面是通信技術(shù)的高傳輸性，一方面是通信技術(shù)的可靠性。與4G相比較，5G的下載速度是4G的幾十倍，在下載過(guò)程中它的連續(xù)性也比較好，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，5G能夠?qū)崿F(xiàn)“三個(gè)特性”，其中一個(gè)特性是即時(shí)性，一個(gè)特性是可靠性，還有一個(gè)特性是高效性，這在一定程度上促進(jìn)5G場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)。

1.6 eMBB 型應(yīng)用場(chǎng)景

對(duì)于eMBB 型應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，最具有代表性的就是VR技術(shù)。VR技術(shù)能夠最大限度體現(xiàn)寬帶的高能需求，在5G技術(shù)的所有應(yīng)用場(chǎng)景中，其中最基本的場(chǎng)景是eMBB。目前5G技術(shù)的核心功能主要有三個(gè)，一個(gè)核心功能是快速，一個(gè)核心功能是準(zhǔn)確，還有一個(gè)核心功能是穩(wěn)定。5G通信技術(shù)在最為基本的場(chǎng)景之中傳遞的信息既可以體現(xiàn)出快速，同時(shí)還能夠體現(xiàn)出高效。舉例來(lái)說(shuō)，在信息同步展示層面，5G通信比較快，在VR技術(shù)展示層面，同樣是5G更快，具體來(lái)說(shuō)，在應(yīng)用場(chǎng)景描述方面，以5G通信技術(shù)的下載速度可以在1s 內(nèi)能夠順利下載一部時(shí)長(zhǎng)為 2h、容量為 2G 的高清電影。

1.7 mMTC 型應(yīng)用場(chǎng)景

對(duì)于mMTC 型應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，最具有代表性的案例就是智慧城市，智慧城市可以充分體現(xiàn)出大量的機(jī)器通信需求。無(wú)論是uRLLC 型應(yīng)用場(chǎng)景，還是eMBB 型應(yīng)用場(chǎng)景，它們都是在5G通信技術(shù)的微觀(guān)層面進(jìn)行分析的，需要強(qiáng)調(diào)的是，uRLLC 型應(yīng)用場(chǎng)景和eMBB 型應(yīng)用場(chǎng)景都沒(méi)有強(qiáng)連接功能，只有mMTC 型應(yīng)用場(chǎng)景有強(qiáng)連接功能。強(qiáng)連接功能不僅可以覆蓋消費(fèi)環(huán)節(jié)，同時(shí)還可以覆蓋生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)和消費(fèi)環(huán)節(jié)都可以與互聯(lián)網(wǎng)融合，還可以與物聯(lián)網(wǎng)和市場(chǎng)融合到一起，最終達(dá)到萬(wàn)物互聯(lián)的目的。使用5G技術(shù)可以讓智慧城市的路燈進(jìn)行智能化管理，同時(shí)還能夠?qū)w和路口進(jìn)行智能化管理，主要是為了讓基礎(chǔ)交通設(shè)備能夠順利運(yùn)行，并保證交通的穩(wěn)定性。

2 5G通信技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能化技術(shù)

5G通信技術(shù)中最為重要的技術(shù)就是智能化。隨著科技的飛速發(fā)展，智能化產(chǎn)品層出不窮，一些智能化產(chǎn)品的出現(xiàn)讓人們的生活更加方便。舉例來(lái)說(shuō)，智能家電、掃地機(jī)器人等。因此，5G通信技術(shù)要想應(yīng)用到各種智能化產(chǎn)品之中，科研人員需要更辛苦地研究探索。5G通信技術(shù)需要建立在云平臺(tái)的基礎(chǔ)之上，在云平臺(tái)上，各種智能產(chǎn)品之間是存在一定聯(lián)系的，它們一起構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)，重點(diǎn)是這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)并不是固定不變的。在大數(shù)據(jù)背景下，5G技術(shù)能夠開(kāi)展的業(yè)務(wù)非常多，在服務(wù)層面也會(huì)進(jìn)行升級(jí)，通信服務(wù)會(huì)更加多樣化。

2.2 多天線(xiàn)傳輸技術(shù)

我國(guó)的5G技術(shù)正在發(fā)展之中，多天線(xiàn)傳輸技術(shù)還存在很多問(wèn)題需要解決，所以多天線(xiàn)傳輸技術(shù)還需要進(jìn)一步發(fā)展。5G技術(shù)要想改變多天線(xiàn)傳輸技術(shù)發(fā)展比較慢的情況，首先要在源天線(xiàn)上做出一定改變，首先改變的是源天線(xiàn)的列陣，這是為了盡可能提升網(wǎng)絡(luò)頻譜的利用率，使通信成本能夠最小，但不影響應(yīng)用效果。多天線(xiàn)傳輸技術(shù)可以在一定程度上提高通信技術(shù)的利用率，因?yàn)槎嗵炀€(xiàn)傳輸技術(shù)拓展了通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

2.3 同時(shí)同頻雙全工技術(shù)

在5G通信技術(shù)中，有一項(xiàng)技術(shù)可以盡可能避免外界環(huán)境的干擾，這項(xiàng)技術(shù)就是同時(shí)同頻雙全工技術(shù)，這種技術(shù)的原理是在接收信號(hào)的過(guò)程中最大限度消除發(fā)射機(jī)的干擾信號(hào)，它的優(yōu)勢(shì)在于提升頻譜效率。但這種技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用并不是非常完善，它能夠應(yīng)用的范圍非常有限，而且利用率并不是很高，隨著5G的不斷完善，頻譜利用率會(huì)有所增加，這會(huì)讓5G通信技術(shù)更加穩(wěn)定可靠，推動(dòng)5G技術(shù)不斷向前發(fā)展。

2.4 新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)

通信行業(yè)正在不斷的完善之中，5G技術(shù)還需要不斷的完善，在通信效率層面需要進(jìn)一步提升，但還需要注意的是，通信業(yè)務(wù)的成本需要很好的控制，通信業(yè)務(wù)成本盡可能低一些。要想通信更加有效率，需要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)通信業(yè)務(wù)的整合，將所有通信業(yè)務(wù)整合好之后，還需要增加更多的新業(yè)務(wù)，而且這些業(yè)務(wù)是根據(jù)社會(huì)發(fā)展需求進(jìn)行增加的，這樣就可以將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用到生活的不同領(lǐng)域之中，在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。對(duì)于自組織網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，5G通信技術(shù)可以讓人們感受非常真實(shí)的情境體驗(yàn)，提高通信技術(shù)的互動(dòng)功能。為了進(jìn)一步表現(xiàn)通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，需要在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云端將峰值速率與數(shù)據(jù)結(jié)合到一起，使通信質(zhì)量進(jìn)一步提升。對(duì)于評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)來(lái)說(shuō)，它最核心的組成部分是新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)。它的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在兩方面，其中一方面可以為人們構(gòu)建新的交付模式，另一方面可以確保計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)平臺(tái)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

5G技術(shù)之所以能夠快速發(fā)展起來(lái)，主要原因在于社會(huì)發(fā)展需求，為了推動(dòng)5G技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，很多科研人員已經(jīng)對(duì)5G技術(shù)做了更加深入的研究，逐漸完善5G技術(shù)，讓5G技術(shù)能夠應(yīng)用到個(gè)各個(gè)領(lǐng)域之中，拓展5G技術(shù)的應(yīng)用范圍，讓人們的生活得到很大改善。