5G移动通信技术在通信工程中的应用研究

于莉

摘要：5G技术应用于通信工程中，一方面能够提高通信工程信息传输的质量，另一方面加快图片、视频等传送下载的速度，本文对5G技术在通信工程应用进行分析，力求加快通信工程的创新升级。

关键词：5G移动通信技术；通信工程；发展趋势

1.5G通信技术的实现原理

当前，很多工作的移动网络都为低频段，虽然能够发挥良好的传播性，但频率的连续性资源受到一定限制。每个用户使用的带宽少，容易造成服务中断现象。所以，基于毫米波频段，提升频谱带宽和传输速率，在5G通信技术覆盖的时候，能够避免信号的干扰。毫米波在空气中衰减小，室外传播性能比较差，为了解决这种问题，利用5G通信系统中的小基站技术，不仅更方便安装，也能满足较少的电量使用需求。在一个城市内，利用大量的小基站组成密集网络，能促使通信的有效链接，尽管在相同的地区不同基站，也可以有效使用，在利用效率逐渐提升下，也达到了资源的节约性。5G基站有几百个天线接口，每个基站都能向用户进行信息的发送和接收，能促使网络容量的提升，也能避免引起深度衰弱或者延时等现象。对于传统的通信方式，是基于基站和终端之间的单天线进行电磁波传输，而波束成形技术则不同，通过基站端和大规模天线技术的结合，能够自动对各个天线的发射信号进行调节，保证信号强度的增加。同时，大规模的天线基站也可以进行多个目标服务，避免各个波束之间的干扰。当然，4G基站和手机射频收发器在相同的频率上，会同时进行信号的发射与接收，而5G也不同，在一个频率上，射频收发器能够同时进行信号的发射和接收，为一种全双工模式，在很大意义上，能够增加无线网络容量。

2.5G通信技术特点概述

（1）用户体验更加优异。用户在使用移动通信技术的过程之中信息的传输速度和传输质量将对用户的体验造成巨大的影响。通常情况下用户都希望信息的传输速度尽可能快、信息在传递的过程之中尽可能稳定。5G通信技术相较4G通信技术，通信速率得到了进一步的提升，通信质量更加稳定，因此用户在使用5G通信技术的过程之中将感受到更为优异的使用体验。此外同上几代通信技术相比较，5G通信技术有着更为广泛的应用范围，这意味着人们几乎在任意的地区都能够有效的链接网络，进一步增强了网络使用体验。

（2）5G技术在使用的过程之中能耗更低。环保、绿色、低碳已经成为了人类社会发展的主要方向，5G技术在进行开发和研究的过程之中突出了这一理念，在实际应用之中的表现就是其能耗更低。随着通信技术的迅速发展，需要接入到网络之中的移动智能设备数量迅速的增加。例如传统上的智能手机、智能平板电脑；新兴的电子手环；健康监测设备等。新产生的智能电子设备的一个特点是体积较小，因此其内置电池存储的电能较少，得益于5G技术低功耗的特点，这类小体积智能电子设备的续航问题得到了有效的解决，进一步扩大了相关设备的应用范围和应用市场。5G通信技术在发展的过程之中加强了智能电子设备通信的相关要求，进而进一步有效的降低了智能电子设备在通信的过程之中对能量的损耗。5G技术低功耗的特点将有效的推动相关智能电子产品的快速发展。

（3）高容量的特点。5G通信技术在研究的过程之中其解决的关键问题之一就是容量。4G通信技术在使用的过程之中当一定空间内流量达到一定值时将由于通信容量不足的问题进而导致信息的传输陷入到停滞之中。5G通信技术的迅速发展将有效的解决现阶段普遍存在的区域内传输效率停滞等多方面的问题。

3.5G通信技术的关键技术

3.1大型MIMO技术

此技术通过使用多种天线对同一信号进行同步收发工作，通过多种天线不同的特性来提升接受和发送能力，即多入多出。MIMO技术可以在不增加带宽的前提下将信道容量提升数倍，所以MIMO技术被称为5G通信的核心技术。在4G时代中，OFED（正交频分复用技术）技术推动了多天线技术的发展，让天线信道从2T2R增加到8T8R，最后实现了8T16R的信道发展。假如增加天线的数量，就可以维持几十个相互独立的空间数据流，进一步提高频带利用率和信道容量，从而使得5G技术可以支持的终端数量极大增加。

3.2超宽带技术

超宽带技术（UWB，UltraWideBand）是一种新型的无线通信技术。它最主要的特点是，直接对信号进行调制，使得带宽可以达到GHZ的级别。同时提高了数据传输速率，可以分辨纳秒级别的时间，相比于蓝牙技术和Wi-Fi技术，超宽带技术大大降低了时延。同时UWB技术不需要载波，只在发送信号是需要消耗能量，所以具有低能耗的特点。将UWB技术结合在5G通信系统中，对智慧交通领域的发展起到了很大的推动作用，提高了系统在车辆位置、车间距离、快速反应能力。装载了UWB技术的汽车具有了防碰撞和检测障碍物的能力，尤其在停车过程中为驾驶员提供了周围环境的信息。超宽带技术在对时间把控要求非常高的制造业中也可以发挥作用。综上所述，超宽带技术为5G通信技术在低时延、低功耗方面的应用提供了技术支撑。

3.3D2D通信

D2D技术是指两个同等级的节点可以在不依靠基站的前提下直接进行短距离信息交流的技术，有效地节省了网络资源，提高了频带利用率，减少4G中存在的基站压力过大而导致网络不稳定的情况。可以结合蜂窝通信技术，将区域划分成蜂窝的样子，每一个六边形内的交流可以直接进行，相隔的交流在经过基站。但是加入5G通信系统也同样存在困难，首先，D2D技术提供的通信能力需要进一步地提高，不仅要增加能够通信的距离，还要优化通信的质量和保密性。其次，D2D通信本身会不会对传统通信方式造成干扰，还需要进一步的研究和优化。

3.4高频传输技术

通讯技术的一条主线是速率，高频传输技术能够让上传下载更快、传输更稳定。我国进入了移动通讯发展的新时代，移动通讯用户越来越多，4G用户已经超过10亿人，未来向5G延伸，需要更快、更稳定的传输技术提供支持。5G技术全面铺开，基础建设不断完善，应用不仅是5G手机的直接应用，还要向更多领域拓展，更多的智能设备接入互联网，移动通信应用设备终端将会呈现爆发式增长。更多的设备接入就会造成平台资源越来越紧缺，高频传输能够提高频谱资源的利用效率，解决当前移动通信频率资源不足的问题。高频传输技术能够使带宽度从5.0GHz拓展到273.5GHz，在频谱资源大幅度拓展的基础上，提高资源的利用效率，满足更多客户、更多移动通信设备终端的接入和传输要求，真正实现设备资源的快速共享。时至今日，不仅有华为、小米等企业发布5G手机，还有更多的人工智能厂商和物联网企业加大应用开发力度，都对高频传输技术给予更多的应用支持。

3.5多天线

与4G技术相比，5G技术具有很强的优势，作为当前最新的移动通信手段，以安全性高、覆盖性强、灵敏度高特点运用多天线的方式达到精准传输信号的效果。传统通信技术弊端在于不能很好的给予多天线支撑，必须依赖于毫米波这种全新的技术才能够实现精准传输。由此可见5G通信技术的升级不仅加快信息传播速度，更实现了新兴资源的实际应用。

3.6全频段技术

4G网络条件下频段资源问题日益突出，成为目前困扰人们的主要问题之一，一般情况下4G频段能够基本满足人们正常生活的需要，但是往往在使用人数过多，线上压力增加出现频段资源严重匮乏的现象，影响线上用户的体验。所以想要解决这类问题，应该充分利用5G通信技术中的全频段功能，灵活解决频段资源不足问题。事实上，5G通信技术仍然在试验初期很多方面还在完善中，想要进一步提升网络速率保证传输稳定性，可以结合全频段技术减小通信设备的体积，可以在一定程度上提升网络速率。

3.7SDN/NFV技术

NFV与SDV分别是指网络功能的虚拟化以及软件定义网络，这两项技术是构成5G通信技术的基础。在此基础上云服务又为5G技术发展提供技术支持，有利于技术功能拓展，按照预期计划进行，此外在通信工程中SDN/NFV技术不可缺少，很多程序智能化操控也是依托于这两项技术的支持，5G移动信息技术的加入能够在生活中辅助人们进行生产活动，节省资源，满足各行业不同的网络需求。

3.8超密集异构网络

超密集异构网络是提升数据流量的关键，移动网络通信运用该技术可以实现流量1000倍增长。在未来的移动通信网络中运用该技术可以将手机等移动终端至节点的间隔大幅度缩短，可以有效的提升网络速率、用户体验，为用户创造更多有价值的服务。要提升5G网络运营速度首先需要确保在网络运行中两个相邻节点能够有效感知，增强二者之间的协调性，如此可以避免高频率切换带来的压力。此外应注意防范对节点的干扰，可以使用动态部署技术，对网络中的高频率变动进行消除。

4.5G移动通信技术的未来发展趋势

5G移动通信技术发展呈现如下形势：第一，各个国家对5G移动通信技术研究力度不断加大，以此为推动本国通信工程建设发展奠定基础；第二，5G移动通信技术会不断优化，会进一步提升用户的体验感；第三，5G移动通信技术用户会日益增多。这是因为5G移动通信技术优势作用可以吸引更多应用者。可见，5G移动通信技术具有广阔的发展前景，势必会取代4G技术，为通信行业发展助力。

结束语

综上所述，5G技术的发展是我国移动通信网络由以技术为中心向以用户为中心转变的关键，预示着我国的移动通信服务模式将发生大的变革。在5G技术中关键性技术主要有超密集异构网络、自组织网络、内容分发网络、信息中心网络，这些关键技术的逐渐成熟可以推进我国5G技术向多元化、智能化方向发展。5G技术的发展可以实现大数据量的传输，对改善当前的移动通信网络服务模式具有极大的推动作用。基于此我国应重视不断研发5G技术，争取将5G技术应用到更多领域，推进社会的发展。

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