5G通信技术应用及关键技术

李 源

（75841部队，云南 昆明 650034）

0 引 言

5G通信技术类型具有多样性特点，涉及很多核心关键技术。为了顺利搭建5G通信网络，确保网络的实用性和商用化，技术人员和通信运营商需要明确各项关键技术以及技术特点、具体参数，指导后续关键技术的应用与完善，实现各项技术的充分利用。因此，社会各界需要注重5G通信技术的应用，强化技术应用的有效性。基于此，文章介绍了5G的基本特点，分析了5G通信技术的实际应用及其关键技术。

1 5G的基本特点

1.1 高速度

与4G相比，5G技术需要解决高速度问题。随着网络速度的提升，用户能够有更加优质的体验和感受。网络在面对VR/超清业务的情况下，不受时间、空间局限性的影响，促使网络速度要求高的业务得以推广和使用[1]。因此，5G具有高速度特点，5G的基站峰值要求必须在20 Gb/s以上，即用户可以1 s下载一部高清电影。

1.2 泛在网

5G具有泛在网的特点，主要涉及广泛覆盖和纵深覆盖两个层面。其中，广泛覆盖指的是人们日常生活各个领域都需要覆盖。纵深覆盖指的是在人们的日常生活中存在网络部署，但仍需进入高品质的深度覆盖。应用5G技术可以广泛覆盖网络品质不良的卫生间、地下停车库等。

1.3 低时延

5G应用场景是无人驾驶和工业自动化的可靠连接。一般人与人信息交流时，140 ms的时延是可以接受的，但这个时延无法应用于无人驾驶和工业自动化领域。5G对时延的最低要求是1 ms甚至更低，这对网络提出了更加严格的要求，满足5G对新领域应用的实际需求。为了满足低时延要求，需要掌握5G网络建构方法，其中采用了边缘计算技术。

1.4 重构安全

安全问题是5G的重中之重。智能物联网既要实现信息传输，又要建立社会、生活的新机制和新体系，而安全是智能物联网的第一要求。5G网络建设初级阶段加入了安全管理制度，对信息进行加密，但需要针对特殊服务建立相应的安全制度。

2 5G通信技术的应用

2.1 安全高效“技防”

在现代化社会的发展中，物联网技术作为一种新兴技术，已在很多领域得到了有效应用，如非接触式疫情识别、定位溯源、自动采集以及远程监控方面，并在疫情防控期间发挥着十分重要的作用，已融入疫情排查、监测、预警、防控和管理工作中。自动技术、智能技术为“技防”提供了支持，已代替了传统的“人防”。例如，在公共区域排查工作中，“无感检测”服务主要通过5G通信技术开发热成像人体测温系统，适用于公共场所等高密度人群区域，可以完成快速部署、远距离精准测温等工作[2]。又如，5G通信技术在疫情防控期间的智慧零售和市场监管中得到了有效应用，可以提供很多非接触零售服务，减少了安全隐患出现的概率。

2.2 在电力设施保护设备中的应用

5G通信技术具有高速率、低时延以及多用户等优势，现已在电力设施保护设备中得到了有效应用。与传统的4G设备相比，5G防异物监测预警设备传输速度提升了10倍，最高可以达到千兆宽带，不存在时延。新设备主要由3套组件连接而成，利用光伏电板吸收太阳能，为后端大容量蓄电池在线充能，可以实时传输5G信号。供电企业在后端平台能够实时查看线路通道运行情况和周边环境情况。例如，技术人员通过图像识别算法，实现对风筝等异物的识别和公园放风筝人员行为的分析，对威胁线路运行安全的行为即时运用自动录音播放和人工远程喊话方式进行提醒，做到提前发现、实时预警和及时处置。另外，某电网系统成功安装5G防异物监测预警设备，标志着电网进入5G新时代。

3 5G移动通信的关键技术

3.1 非正交多址接入技术

现阶段，智能移动终端已在各个行业的发展中得到了有效应用，一定程度上丰富了社会业务场景，并对移动通信技术提出了更加严格的要求。这就需要利用非正交多址接入技术，而这一技术的本质是接入多个地址复用。与传统的正交传输有所不同，这项技术发送端的传输方式一般是非正交方式，使得5G通信网络的无线传输速率可以达到1 Gb/s。

3.2 毫米波技术

目前，通信技术水平在不断提升，30 GHz以内的频率无法再利用。通过相关调查发现，毫米波带来的带宽、速率现已得到了大家的高度重视。毫米波的重点是区分波段，能够覆盖无线网络用户，为通信技术提供了更新、更广阔的领域，但也存在不足。例如，传播距离近，相关人员需要分析传播距离近毫米波免除外界打扰的方式，准确传播各项信息。

3.3 大规模天线技术

大规模天线技术（MIMO）是5G通信技术中的关键技术，是利用空间通信通道途径衰弱特点，将多个天线设置在接收端和发射端位置。Wi-Fi信号利用空间处理技术，可以获取很多信息，如分级增益和复用增益，为Wi-Fi系统的稳定、有效传输提供支持，确保充分利用Wi-Fi系统频谱，为用户带来更加优质的通信体验。同时，大规模天线技术（MIMO）利用空间资源无需增加频谱资源，可以提升无线发射功率，大幅提升系统信息通道容量。

3.4 认知无线电技术

认知无线电技术是5G通信技术中的重要技术之一，可以获取更多准确和完整的数据。图1介绍了认知无线电技术的原理。

图1 认知无线电技术原理图

3.5 超宽带频谱

在通信行业的发展过程中，随着社会的发展需要重新分配频谱。5G通信技术对带宽的要求较高，可以满足未来社会发展中的业务需求。这就突出了超宽带频谱技术的重要性，通过利用5G通信技术提高抗干扰性能，有效进行网络传输。它的系统容量大、发射频率低以及保密性强，可以进行短距离网络传播。

3.6 超密度异构网络技术

在新时期发展过程中，智能家居、智能环境监测、智能安防、无人驾驶和远程医疗得到了快速发展。5G通信技术在数据传输过程中发挥着重要作用，并针对网络性能提出了更加严格的要求，而超密度异构网络技术的研究能更好地支撑5G移动通信网络的适应性。

4 5G发展展望

2020年到2021年是5G规模商用初级阶段。这一时期5G网络建设目标是缓解4G网络面临的压力，进一步提升无线网络带宽。我国率先大规模部署5G技术，将发展成全球最大的5G市场。在2022年以后，5G商用不断深入、拓展，主旋律是将通信行业和垂直行业进行有效融合[3]。在未来数字经济时代发展中，5G是其中的关键技术和基础设施，uRLLC和mMTC场景将快速发展，支撑垂直行业的数字化转型，如智慧城市、环境检测、工业自动化、无人驾驶以及智能机器人等，且新的场景应用将层出不穷。

5 结 论

综上所述，在信息时代，人们的日常生活、工作和互联网之间的联系日益密切，对通信技术提出了更加严格的要求。5G技术具有传输速率快、通信容量大以及通信延迟低等优势，直接推动着5G基础设施建设的不断发展，有助于进一步促进社会的发展。