5G无线通信技术的关键技术应用研究

张玉明

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林 长春 130012）

0 引 言

随着我国逐步进入网络信息化时代，各生产生活领域对于移动通信技术都提出了更高的要求。为了满足新时期社会经济发展的需要，我国不断加大对5G无线通信技术研发和推广应用的力度。与传统移动通信技术相比，5G无线通信技术是以现有通信技术为基础，有机结合多种新型技术的融合性网络技术，能够有效提高无线通信网络中数据传输的安全性和时效性，更好地满足大规模数据的传输要求。为了充分了解5G无线通信技术，需要加强对其各项相关关键性技术的研究，准确掌握其技术特点。同时，在此基础上积极探索5G无线通信技术的应用场景，推动5G无线通信技术在物联网、自动驾驶以及远程医疗等领域的应用，为我国现代化建设奠定良好的基础。

1 5G无线通信技术

1.1 基本层级

5G无线通信技术是在3G、4G通信技术的基础上，通过与其他新型信息技术相互融合而形成的第5代移动通信技术[1]。现阶段，5G无线通信技术在网络需求方面存在一定差异性，可以将其划分为3个主要核心层级。

第一层级为城域网，主要通过无线呼叫的方式来实现对远程通信信号的传输和接收，从而达到信息共享的效果。由于该层级具有高速数据信息共享的特点，应用范围十分广泛。

第二层级为核心网，主要为数据信息和网络设备之间的连接提供接口。通过核心网层级对各种无线通信设施和数据端口进行连接，显著提高其稳定性[2]。同时，核心网层级还能快速高效地对各类数据信息进行分类处理，在数据传输方面比传统通信网络更具时效性，能够实现数据信息的实时传输。

第三层级为接入网，主要促使信息能够全面覆盖通信网络系统。接入网层级的技术相对简单，通过构建数据结构系统来对无线通信网络内的海量数据信息进行分类处理，并加以规范。

1.2 技术特点

与传统通信技术相比，5G无线通信技术能够满足新一代通信网络在接入时对流量密度、连接数密度以及移动性等方面的需求，具备超快接入速率和超低时延等特点。5G无线通信技术能够适应不同移动终端设备的通信要求，充分利用网络资源，合理分配资源，有效控制无线通信服务成本，帮助用户快速高效地获取所需的数据信息，极大地改善了用户的使用体验[3]。

此外，5G无线通信技术还具有较高的感知性，能够与自动化控制技术、人工智能技术以及大数据技术实现有机融合。通过各类先进技术的融合，可以有效提高5G无线通信技术应用的安全性，为5G无线通信技术的推广创造有利条件。

2 5G无线通信技术的关键技术

2.1 MIMO技术

多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术通过将多根天线设置于收发设备两端，有效增加无线通信网络空间自由度[4]。MIMO技术在5G无线通信中的应用可以提升其信道接收能力，提高系统频谱效率，为数据信息高速率传输和大规模存储提供重要的技术支撑。

受技术条件限制，传统单用户多输入多输出（Single User-Multiple Input Multiple Output，SUMIMO）系统中的终端天线数量多为1根或2根，而在多用户多输入多输出（Multi User-Multiple Input Multiple Output，MU-MIMO）系统中则需要组合多个终端天线，以适应终端在重量、功耗以及体积方面的要求。通过MIMO技术的应用，能够有效改善无线通信系统的鲁棒性，提升数据传输的稳定性和安全性[5]。

2.2 空口技术

与码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）和正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）空口技术相比，5G无线通信中的空口技术需要与相关传感器配合。通过空口技术和5G基础设施共同构建5G无线通信网络，进一步提高5G无线通信数据传输效率和技术适应性[6]。

2.3 UDN技术

5G无线通信网络需要满足超大规模、多元化数据信息高效稳定传输的要求，因此在组网时需要有机融合无线异构通信技术，通过各类网络节点的综合部署来实现信号全面覆盖[7]。超密集组网（Ultra Dense Network，UDN）技术能够拓展频谱带宽，使频谱资源得到更加充分的利用，满足5G无线通信网络在数据传输方面的需求。在应用UDN技术时，无线接入站点过于密集会产生较为严重的干扰，影响5G通信网络的频谱效率，导致能耗增加，客观上会加大部署成本[8]。科研人员应进一步开展相关研究，以解决现有技术中存在的不足之处。5G通信UDN结构如图1所示。

图1 5G通信UDN结构

3 5G无线通信技术的重要应用场景

3.1 远程视频会议系统

随着现代办公模式的转变，通过视频系统开展工作会议或远程协商交流成为重要的工作方式之一，对影像、声音以及图文等多元化数据传输的可靠性和连续性均提出了更高的要求[9]。5G无线通信技术在远程视频会议系统中的应用能够充分发挥其在数据传输安全性和时效性等方面的优势，为远程视频会议的实现提供重要的技术保障。

3.2 自动驾驶

近年来，无人自动驾驶汽车的发展在全世界范围内受到广泛关注。自动驾驶的实现需要以5G无线通信技术为基础，通过5G无线通信技术实现对环境数据的实时采集和快速响应，使无人驾驶汽车能够安全运行。

3.3 远程医疗系统

随着远程医疗系统的发展，能够满足我国不同地区居民享受相应医疗服务的需求，实现医疗资源的高效共享。基于5G无线通信技术的高速率、低时延以及大连接等特性，支持远程医疗系统实现安全稳定、实时高效的远程医学诊断与监测。

3.4 移动终端系统

随着移动终端功能的多元化发展，对数据传输规模和速度提出了更高的要求。在此背景下，将5G无线通信技术应用于移动终端已经成为重要的发展趋势。5G无线通信技术与移动终端系统的有机结合能够在一定程度上解决系统数据安全性较差的问题，同时还能为移动终端系统数据处理性能和存储能力的提升提供技术支撑。

3.5 物联网系统

通过5G无线通信技术来连接各种智能化设备，从而实现万物互联的目标，为现代社会中人们的生产和生活提供更加便利的服务。以5G无线通信技术为基础，保证数据通信的稳定性、连贯性、时效性以及安全性，满足物联网场景下的数据传输需求[10]。

4 结 论

近年来，我国不断加大5G基站等通信设施的建设，为5G无线通信技术的推广应用创造良好的条件。科研人员应进一步加强对5G无线通信各项关键技术的研究，积极进行技术创新和改进，推动5G无线通信技术的成熟发展，为我国的现代化建设提供技术支撑，同时促进无线通信领域的持续性发展。