瞿 谨

（中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司，重庆 401121）

进入21世纪以来，互联网技术、信息化技术以及移动通信技术的不断发展和进步，为社会大众的工作和生活带来极大的便利。同时，移动通信设备的不断发展，尤其是智能手机的出现，使得移动通信用户迅速海量增加，这给移动通信网络的承载能力带来巨大的压力。短短十年的时间，移动通信技术就从2G升级到3G乃至4G，而目前4G通信技术已经无法满足广大用户的实际需要。面对这种情况，科研人员开发出了5G通信技术，以期提高通信网络的整体效能。

1 5G通信技术的关键技术

（1）多天线传输

5G通信技术的应用要将频谱利用效率提高到现阶段的10倍以上，这也是其目前面临的主要任务。在应用过程中，采用大量的天线能够避免各个用户不受各种因素的影响，从而增强无线信号的影响。5G通信技术不仅要实现环境保护的目的，还必须扩大网络覆盖范围。3D多天线技术的持续进步，就是为了有效解决频谱利用效率不高的问题。由于有源技术的广泛应用，目前可同时使用128根点天，由此促使3D-MIMO的技术的形成，能够充分满足各个用户的实际需要，并将无线信号的覆盖面积进一步扩大。

（2）高频段传输

现阶段普遍使用3GHz以下的移动通信系统的频段，而随着移动通信用户的不断增加，社会大众对流量的需求也在不断增大，所以目前面临着频谱资源不足的形势。在高频段之内，例如毫米波频率的范围通常在28GHz左右，能够通过64根天线来充分发挥波束赋技术的作用，在两千米范围内可达到每秒1G的下载速度[1]。高频段是5G通信技术应用时必然要采用的技术，其优势是具有足够数量天线和设备，并且能够有效满足社会大众对频谱资源的实际需要。不过，高频段技术也存在不足之处，就是其传输距离相对较短，并且会受到天气等环境因素的干扰。因此，在高频段传输技术设计过程中应高度重视这些方面。

（3）直接通信

5G通信技术的应用能够实现各个通信设备之间的直接通信目标，从而降低能量消耗以及时间延迟，并进一步发挥频谱资源的作用，进而促进5G通信效果的有效增强，以及通信质量的不断提高。若利用5G通信技术将相应网络流量速度提升1000倍，就一定要通过密集网络技术来达成这个目标。将5G网络数据流量分布在热点区域以及室内空间，能够有效增强用户的使用效果，并扩大网络覆盖面积。现阶段，各种先进智能设备已经在各个行业领域内广泛应用，广大用户们的数据流量需求不断增加，因此必须积极采用超密集网络技术来大幅度提高5G通信网络的数据流量。密集网络技术能够有效扩大网络覆盖面积，并能够大幅度增加系统容量。不过，该技术也存在一定的不足，就是在较小范围内使用时，会受到一定的干扰，从而影响网络性能的发挥。

（4）同时同频全双工

5G通信技术采用同时同频全双工技术，这种技术能够大大增加频谱利用效率，打破了以往频谱资源不足的限制，以最大程度地发挥频谱资源的作用。不过，该技术在实际应用时必须避免其他因素的影响。同时同频全双工技术的应用，有效改进了过去应用中的TDD与FDD双工技术，从理论角度来讲，能够将频谱效率提升一倍左右。不过在具体应用过程中，该技术不适用于多天线环境。

2 5G通信技术的主要应用场景

（1）宏覆盖增强应用场景

宏覆盖增强应用场景中大部频段属于低频频段，宏小区的覆盖能力能够达到半径为若干千米的范围。在该应用场景中，各个用户到基站的路损量存在较大差异，从而导致信噪比也不尽相同。宏站上通常可布设较多天线，所以在此应用场景下可使用非正交传输、新型调制编码以及大规模天线等技术。这几类技术之间通常能够有效共存，也就是综合使用效果较为理想，其综合使用效果要高于单个技术分别使用效果的总和。

（2）超密集部署

5G通信技术的应用场景大都与密集部署有很大关系，例如在购物商场、会议大厅以及办公室等场所。此类环境中要求用户体验速率应当达到1G以上。显而易见，通信网络用户的密度在室内外等典型空间内非常大。超密集应用场景下，根据其应用范围可将通信网络划分为宏小区、微小区以及毫微小区等，这些小区的拓扑形状呈现出较强的多样性与异构性，并且各个小区的天线高度与增益、信号发射功率等方面也存在较大差异[2]。在超密集应用场景中，可采用虚拟小区技术、无线回传技术以及新型调制编码技术等。对于室内应用场景的部署方面，可通过高频通信的应用来提高用户体验速率，以减小小区之间的干扰影响。在大规模天线阵列的布设中，高频的短波长属性为其提供了极大便利。

（3）机器间通信场景

物联网应用场景的所面临的最大问题在于对巨量终端数的支持能力方面，这就要求各个机器终端成本应比普通的手机终端还要低出很多。同时该应用场景还要求必须具有相当低的功耗，要确保电池能量至少足够使用若干年。同时物联网应用场景的覆盖还要非常鲁棒，并可覆盖到地下室范围。在物联网应用场景中可采用控制信令优化技术、非正交传输技术以及窄带传输技术等。非正交传输技能够对多个终端在同一时间共同使用无线资源提供有效支持，并且该技术的接入可采用竞争形式，以促使控制信令开销的有效减少。窄带传输技术可将设备成本大幅度降低，并能将覆盖范围进一步扩大。控制信令优化技术能够量控制信道的开销大大减少。

（4）低时延和高可靠场景

低延时与高可靠应用场景是若干中应用的共同需要，比如在超精密机械制造中不同机器之间的通信方面，即使存在毫秒级别的延时也会对产品的质量造成极其严重的影响。在智能交通系统运行过程中，强制要求延时不得超过毫秒级别，并且其检测率也几乎低至零，不然将会导致交通事故的发生。在这种应用场景中，可采用终端直通技术、链路自适应技术等。

3 5G通信技术的市场应用前景

第一，AR/VR方面。相关研究表明，七年之后，AR/VR（增强现实/虚拟现实）技术的市场应用规模将达到近2000亿美元。为进一步实现最佳效果，ARⅣR单用户的宽带速率应超过每秒200M。同时为了将使用人员的眩晕感有效消除，网络延时必须低于20微秒，所以必须通过5G通信技术才能实现VR图形的高负载数据传输功能，从而进一步扩大VR技术的商业应用规模。

第二，车联网与自动驾驶方面。现阶段，车联网技术正在高速移动通信技术应用的基础上，逐步迈进自动驾驶时代。从多个国家汽车行业的战略发展规划得知，将具有超低延时、超快传输速率的5G通信技术应用在汽车制造领域，可在七年后量产自动驾驶汽车，并能实现上万亿美元的市场规模。

4 结束语

总之，5G通信技术的出现就是为了充分满足各个行业领域对通信网络的更高要求，它的应用使得通信网络的速率及其覆盖范围等方面性能都远超4G技术。但在5G通信技术的实际应用过程中，涉及到繁多复杂的各种先进技术，因此，必须对5G通信技术中的关键技术有充分了解并熟练掌握，同时应根据不同应用场景的特点，选用相应的技术来促使应用效果最优化。