摘要：5G移动互联网通信技术具有通信频谱利用率高、通信性强及能耗和通信运营成本低等的特点，做好5G移动互联网通信技术的研究和发展对于促进我国移动互联网通信技术的应用和发展有着极为重要的意义。本文主要对5G移动通信的关键技术及应用进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：5G移动通信；关键技术；应用
一、前言
近年来，随着通信技术的高速发展以及民众对于移动数据传输需求的增加，5G移动互联网通信技术已经取得了突破性的进展，5G技术目前已在我国的相关行业进行了试用。5G移动互联网通信技术将会取代4G移动互联网通信技术应用于我们的生活中。通过对于5G移动通信技术的发展，将实现更快速的网络传输，为未来的网络应用提供了技术支持，使我国的网络技术发展提升到一个新的层次。基于此，本文主要对5G移动通信的关键技术及应用进行了分析与探讨，以供同仁参考。
二、5G移动通信的关键技术
(1)毫米波。现今的移动网络大多工作在低频段。低频段优点是传播性能好，而缺点就是连续频率资源有限，意味着对每个用户而言可使用带宽少，从而引发更慢的移动服务和更多的连接中断。无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右，因此载波频率越大，可实现的信号带宽也越大。在毫米波频段中，60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz。相比而言，4G-LTE频段最高频率的载波在2GHz上下，而可用频谱带宽只有100MHz。因此，如果使用毫米波频段，频谱带宽和传输速率可以提升数倍。毫米波频段的另一个特性是在空气中衰减较大，且绕射能力较弱。因此当5G移动信号在覆盖室内用户的时候，可以有效避免信号干扰。
(2)小基站。小基站技术一方面是为了解决毫米波覆盖能力弱的问题，更重要的原因是5G时代的入网设备数量会呈爆炸性的增长，单位面积内的入网设备可能会增至千倍，若延续以往的宏基站覆盖模式，即使基站的带宽再大也无力支撑高速率的数据传输。大密度的分布微基站，基站的辐射功率就减小了，基站之间的频谱干扰也相应的减小，同时移动设备的辐射功率也会降低，在人口密集区使用微型基站加上毫米波技术实现高速数据传输。
(3)大规模天线技术。4G基站有十几个天线端口用于处理所有移动流量。而5G基站则具有几百个天线端口。根据天线理论，天线长度应与波长成正比，4G使用的是甚高频段，天线长线大约在几厘米左右。5G频率在提升几十倍后，波长缩短到毫米波，相应的天线长度也会降低到以前的几十分之一，会变成毫米级的微型天线，移动设备上就可以布设很多个天线，甚至可以形成天线阵列。从而实现各种MIMO技术多入多出，指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接受天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接受，从而改善通信质量)。但是多天线也势必会带来更多的干扰，而波束成形就是解决这一问题的关键。
(4)波束成形技术(Beamforming)。传统通信方式是基站与终端间单天线到单天线的电磁波传播，而在波束成形技术中，基站端配合大规模天线技术，可以自动调节各个天线发射信号的相位，使其在终端接收点形成电磁波的叠加，从而达到提高接收信号强度的目的。MIMO技术的主要难点是减少天线阵列中各天线之间的干扰，如果可以有效的控制这些天线，让各天线发出的电磁波互相抵消或者增强，最后形成一个很窄的定向的波束，将有限的能量集中在特定的方向上进行传输，将会大大增强传输距离，提高基站的服务容量。
(5)全双工模式技术。当前4G基站和手机的射频收发器在同一频率上必须交互发射或接受数据信号(TDD模式)，或者是在不同频率上同时发射和接受数据信号(FDD模式)。5G的射频收发器则能够在同一频率上同时发射和接受数据信号，即全双工模式。它将在最基本的物理层上使无线网络容量增倍。
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三、5G移动通信技术的应用探讨
5G的本质是更广、更快、更强的依据无线传感的信息技术，指向了更高效、更及时的资源运用，为智慧城市的动力、交通、安防等方面供给了直接的处理计划，然后带来多方面的社会效益和经济效益。以下简单介绍5G通信技术的具体应用。
（1）云VR/AR。虚拟现实（VR）与增强现实（AR）是能够彻底颠覆传统人机交互内容的变革性技术。VR产业在迅猛发展的同时，也面临着如何降低终端成本、提升用户体验等多方面挑战，为此，支持云端渲染的云VR已成为产业发展的必然趋势。云VR方案将VR内容所需的渲染处理从本地设备迁移到云端处理，然后将渲染处理结果通过网络回传到VR一体机，大大减少VR一体机的硬件处理能力要求，同时用户也不必再购买昂贵的PC主机。但实时CG类云渲染VR/AR需要低于5ms的网络时延和高达100Mbps至9.4Gbps的大带宽。这样的连接需求只有5G能够满足。
（2）无线医疗。远程医疗服务是一方医疗机构邀请其他医院机构，运用通讯、计算机及网络技术为本医疗机构诊疗患者提供技术支持的医疗活动。5G移动网络的发展将通过提供更快的连接和更高的带宽来改善远程医疗和远程护理。5G代表了一种以全新方式实现的数字网络，并很有可能提升患者的医疗体验。它能通过三大能力来帮助用户保持健康：医疗物联网（IoMT），增强型移动宽带（eMBB）和关键任务服务。当这三者汇聚在一起时，能够随时随地为用户提供全面，个性化的服务。
（3）无线家庭娱乐。无线家庭娱乐(如家庭监控，流媒体和云游戏)同样受益于5G。带宽越高，视频流质量越好，5G有望提供响应式和沉浸式的4K游戏体验，使大部分家庭的数据速率高于75Mbps，延迟低于10毫秒。随着市场上8K电视机的普及，8K视频的带宽需求超过100Mbps，5GWTTx能够为其提供支持。
（4）联网无人机。随着无人机产业的飞速发展，无人机的创新应用对于通信的需求已经不仅仅局限在无人机与遥控器之间的点对点通信，而是呈现出与蜂窝移动通信技术紧密结合的发展趋势，成为“网联无人机”。接入低空移动通信网络的网联无人机，可以实现设备的监管、航线的规范、效率的提升，促进空域的合理利用，5G作为新一代蜂窝移动通信网络，具备的超高带宽、低时延、高可靠、广覆盖大连接特性，将为网联无人机赋予实时超高清图传、远程低时延控制、永远在线等重要能力，大大扩展无人机的应用场景。
（5）智慧城市。智慧城市其实质是“利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长”，从技术发展的角度来看，就是通过物联网设备、移动应用来采集城市各类数据，形成分布于各业务系统的数据源；再通过5G技术让数据从封闭、孤立的应用系统中高效“流动”起来，最后基于DAAS（数字音频分析系统）的数据交换共享平台从业务应用层面完成数据交换共享及应用，在这个过程中5G起着链接所有技术的作用。
四、结语
总之，5G移动互联网通信技术是现今广泛应用的4G移动互联网通信技术的延伸和发展，相较于现今所使用的4G移动互联网通信技术其在传输速率、信号传输的稳定性等方面更具有优势。随着研究的不断深入，5G关键技术已逐渐明确。5G的未来对军事、医疗、建筑、教育等各个方面都会带来前所未有的信息便利，整个世界将建成更加智能、完善的移动网络。
参考文献
[1]尤肖虎,潘志文,高西奇,等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术.中国科学:信息科学,2014:44(5).
[2]5G主要关键技术探讨[J].王建军,张玉娟.科技创新导报.2016(33)
[3]5G与LTE双连接技术架构选择[J].孟颖涛.移动通信.2017(02)
论文作者:李瞻宇,郑阳钊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：天线论文; 基站论文; 互联网论文; 无人机论文; 毫米波论文; 通信技术论文; 频段论文; 《基层建设》2019年第10期论文;