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摘要：本文阐述了第五代无线通信的核心技术，并对其实际应用进行了探讨，以供同仁参考。
关键词：第五代无线通信；核心技术；实际应用
一、前言
第五代通信技术弥补了第四代通信技术的不足，在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升系统性能。它采取数字全IP技术，支持和分组交换，它既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术（WLAN，4G、3G、2G等），通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络。本文阐述了第五代无线通信的核心技术，并对其实际应用进行了探讨，以供同仁参考。
二、第五代无线通信的核心技术
（1）高频段传输。第五代无线通信传统工作频段主要集中在3GHz以下的频段，使得频谱资源十分拥挤，而在高频段（如毫米波、厘米波频段）可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。
（2）新型多天线传输。第五代无线通信技术由于引入了有源天线阵列，基站侧可支持的天线协作数将达到128。此外，原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，支持多用户波束智能赋型，减少用户间干扰，结合高频段毫米波的技术，将进一步改善无线信号覆盖性能。
（3）同时同频全双工。同时同频全双工技术在相同的频谱上，通信的收发双方同时发射和接收信号，与传统的TDD和FDD双工方式相比，从理论上可使空口频谱效率提高1倍。全双工技术能够突破FDD和TDD方式的频谱资源使用限制，使得频谱资源的使用更加灵活。
（4）终端直通技术（D2D）。D2D技术能够无需借助于基站的帮助实现通信终端之间直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。
（5）密集网络。在未来的第五代无线通信中，无线通信网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及，数据流量将发生井喷式的增长。未来数据业务将主要分布在室内和热点地区，这使得超密集网络成为了实现未来第五代的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集网络将能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署高达100个以上小小区/扇区。
（6）新型网络架构。目前，LTE接入网采用网络扁平化架构，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。未来第五代可能采用C-RAN接入网架构。C-RAN是基于集中化处理，协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。C-RAN的基本思想是通过充分利用低成本高速光传输网络，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统。C-RAN架构适于采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态使用的智能化组网，集中处理有利于降低成本，便于维护，减少运营支出。目前，研究的内容包括C-RAN的架构和功能，如集中控制，基带池RRU接口定义，基于C-RAN的更紧密协作，如基站簇、虚拟小区等。
三、第五代无线网络技术的实际应用
（1）在安卓系统（Android）的应用。安卓系统是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备（如智能手机和平板电脑）。Android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。Android分为4个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和系统内核层。其中，在系统内核层中可以运用第五代纳米核心技术，来完成Android基础文件与硬件驱动的完美分离。由于第五代高速无线传输的特点可以无缝隙地将硬件驱动从云储存端同步于终端，不但节省了终端的储存空间，也极大地丰富了终端的硬件外设装置。由于安卓系统本身的开放性会导致安全性的降低，这往往对通信中的保密性要求带来考验，第五代纳米技术中的高保密性可以通过量子密码学的相关加密，对安卓终端在通讯中的信息泄露形成保护。
（2）光场相机。光场相机就是一种可以先拍照后对焦的照相设备，通过光场技术的应用，拍照的时候只需要构图即可，不需要对焦（因为这个可以在拍照完后在电脑上对焦），这将会改变现在的拍照习惯。而这类相机将成为抓拍利器：无论抓拍的照片模糊与否，只要在相机的焦距范围内，对焦点都可以在拍完之后随意选择，因为相机在拍照的时候就已经把焦距范围内所有光学信息都记录在内了。因此，光场照片的容量将极大，一张照片可达到200-5OOM左右，这需要强大的传输速度与储存空间作为支持，第五代的高速和云存储的概念将大大满足需求。
（3）自动驾驶汽车。第五代无线网路能快速地回应、协调自动驾驶汽车，无论是在十字路口时与中央控制器之间的回应，或是与他人进行交谈的时候。“你可以想像在路上没有红绿灯，不过车子们在行驶的时候并不会与其他车子发生碰撞。”网路设备制造商诺基亚的行销主管VolkerHeld说。晶片制造商联发科副总裁MarcNaddell表示，一旦这些车拥有大量的感应器和相机，就可以持续捕捉影片画面，一旦发生交通事故，你可以从多个角度观察：不仅只看肇事车辆，而是在那个时间点在那个地方的所有汽车。
（4）视讯会议。WoojuneKim并坚信未来人类沟通将变得视觉化。想像一下，当你和你的家人视讯通话，超高的解析度让你感觉仿佛你就在他们身边。或者你和你的队友在各自的家里通过视讯进行排练。这些看起来简单，但今天的网路无法提供这样的即时通话，最大的问题还是网路，它会让画面变得不连贯。
（5）游戏新体验。虚拟实境正在成为新的潮流，可以让你与世界另一端的朋友置身在同一个虚拟实境的游戏中，或者让你在家中就能参观奇特的海冰别墅。目前对于虚拟实境来说，最大的瓶颈在于内容，内容的制作以及传输问题。有了第五代无线网络，你就能更轻松地将内容传输到你的VR设备中。Facebook执行长MarkZuckberg在MWC上表示，希望VR能成为“第五代杀手级应用”。当资料传输地如此快速，用户就不用为体验而在设备负载上等待太久。
四、结语
总之，第五代无线网络技术弥补了第四代技术的不足，在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升系统性能。它采取数字全IP技术，支持和分组交换，它既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术（WLAN，4G、3G、2G等），通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络，具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]余莉，张治中，程方，等.第五代移动通信网络体系架构及其关键技术[J].重仄邮电大学学报：自然科学版，2014（4）：427-433.
[2]尤肖虎，潘志文，高西奇，等SG移动通信发展趋势与若千关键技术[J].中国科学：信息科学，2014（5）：551-563.