5G无线通信技术及相关应用

5G无线通信技术及相关应用

赵旭

广东海格怡创科技有限公司510627

摘要：笔者主要从5G通信关键技术介绍；以及5G无线通信技术的实际应用等方面探讨了本文主题，旨在与同行共同探讨学习。

关键词：5G；无线通信；技术；应用

4G网络的部署仍在进行当中，但一些领先的移动运营商，开始提前考虑5G。相对于4G来说，5G具有一系列的优势特点，5G网络下，手机上网速度将比4G快五十倍，延迟将减少到十毫秒。5G网络支持多种不同的应用，支持更多的上网和通信设备，尤其是支持各种内置上网装置的物联网和智能家居产品。

一、5G无线通信技术的研究意义

5G无线通信网络技术与之前的通信网络技术相比较，拥有了更多的新的优点，它不是将之前的2G，3G，4G无线通信网络的优点进行单纯的承袭，而是在很多方面上有了提升，新构建的5G无线通信网络技术的应用范围更广，应用更加灵活，这样的无线通信网络技术就拥有了更大的竞争力。5G无线通信网络技术在网络通信行业的建设方面，会起到非常大的作用，将会为人类提供更多便捷、优质的服务，并且，它覆盖的范围也将更加广泛，用户在体验和使用5G无线通信网络技术相关的应用的时候，会觉得更加智能化和人性化。无线通信技术的快速发展应用与全球化的发展的连接呈现无缝状态，让人们体会到更先进更智能的网络服务，这将是无线通信史上的一大革新，在不久之后人们就会使用到相关的技术。

二、5G移动网络概述

对于不同的RAN（RadioAccessNetwork，无线电接入网），利用扁平化IP概念更容易使5G网络升级至一个单纳米核心网络。由于扁平化IP，我们要更关注网络安全，因此5G网络运用纳米技术作为防护工具来保障网络安全。不可否认的是，扁平化IP网络的关键概念就是使5G可以兼容所有的网络。为了满足使用者对即时数据应用的要求，无线运营商要试图转型到扁平化IP建设中去。扁平化IP构架提供了一个能够通过象征性的名称来识别终端的方法，这种方法不像分层架构那样运用正常的IP地址，这种做法给移动网络运营商带来更多的利益。随着向扁平化IP架构的转型，移动运营商可以做到：

1.将整个通信系统中的延迟最小化，如果无线链路中的延迟被增强，也会在系统中得到完整的识别。

2.减少数据通道中的网络元素，从而减少运营成本和资本支出。

3.在运用新型的应用中，一定程度上减少数据在传输过程中的损耗。

4.分别独立改善无线网与核心网，使之相比从前的网络，拥有更好的拓展性，也可以建立更灵活的网络结构。

5.发展一个更灵活的核心网络，这个核心网可以

作为基站，在移动终端与通用IP接入网中提供更新颖务。

6.创建一个更具有竞争力的平台，对于有线网络来说，具有价格和性能表现上的优势。扁平化的网络结构在网络中去除了语音功能导向中的分层。为了取代覆盖在语音网络中的数据包，可以构造更简化的数据结构，这样即可去除网络链条中多样的元素。

图1所示是5G移动系统中的网络结构设计方案的系统模型，这是一个无线与移动网络互用的全IP网络模型。这个模型中包括了一个用户终端（这在整个全新的构造中起到至关重要的作用）和一些独立、自主的无线电接入技术。对于每一个终端来说，每一个无线电接入技术都可以被看做是一条IP链接，可以连通外部的Internet网络。

三、5G通信关键技术介绍

1.高频传输技术

通信技术不断的发展，低频段的资源更加的紧张，而5G技术的使用需要更大的带宽，因此，需做好频率的调整使5G技术更好地适应，需要更丰富的频段资源，扩大5G的带宽才能满足人们对5G网络的需求。目前，各国都在对高低频的传输技术进行相关的研究，通信企业也在不断的对此进行研究和发展。例如，韩国三星公司已经对28GHz和37GHz频段的信道传播特性进行了信道测量，并研发了基于28GHz频段的系统设备样机，经过实地验证，样机已经达到了1Gbit/s的下载速率，证明了频段在移动通信特定场景下应用的可行性。

2.密集网络技术

随着用户对网络数据的要求越来越高，网络技术也要不断更新提高。其中一种比较好的技术就是—应用更加密集化小区网络部署，这个技术是一种有效提升5G无线通信技术中网络总体性能的方法，但是要在现在的技术下应用好密集网络技术，有一个难点问题需要解决—就是解决干扰问题，提高无线网络通信信号的抗干扰能力，重点是对边缘用户的网络性能的提高。在这密集网络技术的支持下，在未来的5G无线通信网络将会成为“宏蜂窝+长期微蜂窝+临时微蜂窝”的网络架构。这种结构的形成就会降低用户端网络端口对于网络前期规划的依赖性，为了5G无线通信时代能实现更加灵活自适应的网络提供保障，这样就大大增强了5G无线通信的灵活性。应用了这门技术之后，一个问题随之出现，网络密集化技术的增加的同时，也会让网络容量和无线资源利用率的大幅度提升。这一关键技术的应用，会给5G无线通信的发展带来巨大的潜力。

3.新型多天线传输技术

随着通信产业的发展，频谱资源日益稀少。因此，提高频谱利用率成为未来通信技术发展的重要方向。利用LSAS技术可以带来巨大的阵列增益和干扰抑制增益，使小区总的频谱效率和边缘用户的频谱效率得到极大的提升。同时，LSAS技术还可以实现对空间位置的划分，利用空分多址，同时服务多个用户。

4.1MIMO技术

多天线技术作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段，已经应用于多种无线通信系统。根据信息论，天线数量越多，频谱效率和可靠性提升越明显。尤其是，当发射天线和接收天线数量很大时，MIMO信道容量将随收发天线数中的最小值近似线性增长。因此，采用大数量的天线，为大幅度提高系统的容量提供了一个有效的途径。近几年针对大规模MIMO技术的研究工作主要集中在信道模型、容量和传输技术性能分析、预编码技术、信道估计与信号检测技术等方面，但随着研究的深入，大规模MIMO在5G中的应用被寄予了厚望，成为5G区别于现有系统的核心技术之一。

四、5G无线通信技术的实际应用

1.光场相机中的应用体现，其实是一种先拍照后对焦的照相设备，它的原理是在光场技术的作用下，在进行拍照时只需要进行构图就可以了，不再需要进行对焦处理，这样的一大好处就是可以对现有的相机拍照方式和习惯起到改善作用，它具有很好的抓拍优势，只要被照的物体在相机的焦距范围内，对焦点都可以在拍完之后进行随意的选择，前提是在拍照时焦距范围内的所有光学信息都已经被记录起来，因此，它自身的容量会很大，存储一张照片可能需要至少200M的空间，这在侧面就需要有更快速的传输速度和储存空间做保障，而5G技术自身所具备的优势特点正好可以满足这一要求，此外，依据它的这一特性，它在安全防卫监控工作中的应用是十分有前景的。

2.安卓系统中5G高速度的应用体现现在大多数移动智能终端采用的系统都是以安卓为主，它是一种以Linux为基础的自由和开放源代码的操作系统，在移动设备中具有明显的应用优势。

安卓系统采用的是分层架构，主要划分为四个层次，从高到低依次是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层以及系统内核层。四个层次中，系统内核层采用的是5G纳米核心技术，以此来完成安卓基础性文件和硬件驱动的分离。

此外，安卓系统自身所具有的开放性特征使得其安全系数大大下降，5G纳米技术所具有的保密性可以在量子密码学的应用下增强加密等级。

结语

随着当前科学技术的不断发展，人们对通信方面的需求也在不断提高。关于5G网络技术的研究已经有了一定的成果，尽管目前关于5G技术的核心体系还没有一个定论，但是人们对于5G技术的需求，已经得到了实现。5G技术目前已经逐渐从研究方面向标准制定阶段过渡。与以往的通信技术相比，5G技术具有高传输速度、低能耗的特点，相信在科学技术的不断发展和推动下，5G技术的管理、网络以及业务都会实现飞跃式的发展，最终有效的推动未来通信技术的发展。

参考文献：

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