5G无线通信技术

　　近些年来，随着我国通信技术的飞速发展和广泛应用，5G已成为当前无线通信技术领域的研究重点之一。我国对于通信技术十分关注，也在5G研究领域投入了大量的人力、物力、财力，以加强技术跟踪与预研。本文结合5G无线通信技术进行了总结，并就5G无线通信技术的相关应用进行了分析。

　　移动通信的发展给人们的生活带来了极大的便利，也改变了人们的生活方式、工作方式、社会政治以及经济发展等。信息化时代的到来，移动通信设备与多媒体业务直线上升，有关数据显示，2020年之后，5G无线通信技术将成为移动通信主流网络系统。

　　一、5G无线通信关键技术发展跟踪

　　当前，各主流通信机构纷纷提出了5G无线通信技术方案，此类方案无论从思路方面，还是侧重点方面均各有特色。下文分别从4种类型出发进行分析。

　　(一)多天线传输通信技术

以大规模天线阵列(LSAS)、大规模MIMO为基础的通信技术的提出，旨在提升频谱的利用效率。其中，LSAS技术极大地提升了阵列增益、干扰抑制增益，提高了小区总频谱及边缘用户频谱的效率。LTE、LTE- Advanced就MIMO天线，推出了一系列改进，极大地满足了小区容量、下载速率不断增长等需求。但就LTE-Advanced而言，其基站下行最高只能提供8根发送天线，性能提升仍有很大空间。

未来5G通信技术将进一步引入有源天线技术(AAS)，利用该技术更易获取小区基站上Massive MIMO部署情况，完成3D波束成形，增强系统的容量，实现日趋增长的业务需求。

　　(二)高频传输通信技术

　　未来5G通信技术将朝着高频段方向扩展，特别是mm波频段。三星公司已就28GHz、37GHz频段信道进行了测量，也开发了以28GHz频段为基础的样机，经验证，样机已实现了1Gbit的下载速率，表明高频段能够在移动通信场景下推广和应用。但其实施过程仍面临诸多困难，由于空气吸收状况，频段越高，电磁波路径的耗损就越高。加之高频段传输绕射力差，因而传输性能无法保证。此外，器件少、价格昂贵，因而在应用推广方面仍有难度。

　　(三)密集网络通信技术

　　为适应数据业务需求的不断增长，必须采用密集的小区部署，这也是5G技术提高总体性能的关键。可通过更多低功率节点的引入，增强热点、消除盲点、提高网络覆盖率及系统容量。但小区密度增加的同时，网络拓扑也异常复杂，势必引发更严重的干扰。因而必须加强干扰管理，提升抗干扰能力。为了提高网络抗干扰能力，3G PP Rel-11提出了eICIC，包括CCRS抵消、干扰消除等技术，此类技术能够在不同自由度上利用调度使干扰信号正交，继而实现消除。此外还有很多新技术的引入，也为干扰控制提供了途径，如认知、干扰对齐等技术。

　　(四)新型网络架构

　　未来5G将朝着蜂窝、Wi-Fi相融合组网的新型网络架构方向发展，以促进非授权频段业务分流的实现。此外，为减轻基站的压力，提出了D2D网络概念。当前，在LTE Rel-13中，D2D技术研发已经开始，也将成为5G中最关键的技术之一。该技术无需基站转接，即可实现数据交换，提供相应的服务，削弱蜂窝网的负担，减少功耗、加快速率。但通信系统同D2D系统的融合过程中，需决定何时进行D2D通信模式启动，及其如何同蜂窝通信系统实现资源共享，如此这些导致D2D系统资源调度异常复杂。

　　二、5G无线通信技术的相关应用

　　当前，软件业和电子制造业的飞速发展，产品更新换代的速度越来越快，通信行业中优质的服务体验已成为基本需求，高质量的移动通信网络环境更为重要。除了要提供短信业务与语音业务，通信网络还提供数据业务，而兼容性好、速度快则是5G无线通信技术发展带来用户的最直接体验。

　　(一)5G高速的应用

　　5G的读写速度要比硬盘快得多，即传统存储设备在5G网络中将被淘汰。

1)在安卓系统中的应用。开放源代码和Linux是安卓系统的研发基础，在智能手机、平板电脑等移动设备中使用较多。与其他操作系统一样，安卓系统一共有四个分层架构，包括应用程序框架层、应用程序层、系统内核层和系统运行库层。

5G纳米技术可以在安卓系统的系统内核层中使用，实现硬盘驱动与系统基础文件的分离。5G高速传输技术可将硬盘驱动无缝隙地从云终端同步至终端，一方面节约了终端系统的存储空间，另一方面丰富了终端系统的硬件设备。此外，5G技术的高保密性可以提高安卓系统的安全系数。

　　2)光场相机中5G的应用。光场相机的原理是先拍照再对焦，在抓拍照片过程中，不必在意照片的模糊程度，只要是在相机焦距允许的范围内，都可以对焦后再选择满意的照片。但容量大是光场照片的致命缺点，单张照片大小通常为200M，有的甚至达到500M，5G的高速存储功能正好满足光场相机的需求，强大的存储空间和传输速度将完美解决光场照片容量极大的问题，将光场技术的作用发挥到最佳。

　　(二)5G高兼容性的应用

5G可与4G、3G、2G通信协议、Wi-Fi等通信技术相融合，如此高兼容性极大地减少了资本开发与维护费用。这方面的应用主要体现在比特币应用方面。随着近距离无线技术的应用，5G为其提供了高兼容性、安全可靠的支付方式，由此也出现了系列概念型产品，比特币正是一个典型代表。作为一种由开源P2P软件所产生的虚拟货币。

比特币无需货币机构统一发行，可利用特定算法计算而产生，其利用网络各节点所形成的分布式数据库，对各交易行为加以确认、记录，P2P去中心化特性、算法保障了比特别难以大量制造，并人为进行币值操控，因而促进了外界的认可及自身价值的产生，也为经贸提供了新的支付手段。而5G技术强大的兼容性为比特币交易提供了保障。

　　三、结语

　　5G无线通信技术的发展，是我国引领世界经济发展、促进全球经济一体化的动力之一。信息的同步更新，使得5G为医疗、军事、教育以及建筑等行业提供更多的信息资源和便利，在整个世界范围内建立一个完善的智能化移动网络体系。

　　作者：张永刚 来源：科学与财富 2016年10期