5G通信技术的应用及6G通信技术展望

辛兆华，韩旭峰

（1.中国联合网络通信有限公司 海阳市分公司，山东 烟台 265100；2中国联合网络通信有限公司 烟台市分公司，山东 烟台264099）

0 引 言

当前5G通信技术已经广泛应用于多个领域，如智能农业、智慧医疗以及智能家居等，给人们带来了全新的智能化、人性化服务体验，大大提高了生活的便捷度。受社会科技发展的影响，人们的智能化需求不断提升，5G在性能与应用方面也会逐渐受限。纵观移动通信技术的发展历程，研究5G通信技术与6G通信技术是符合移动通信技术发展规律的，同时也是时代发展的必然趋势。

1 5G通信技术的应用场景

1.1 宏覆盖增强应用场景

5G通信技术在宏覆盖增强应用场景中主要呈现低频频段，其覆盖半径能达到数千米。宏覆盖应用场景利用的相关5G通信技术包括大规模天线技术、新型调制编码技术以及非正交传输技术，3种技术相辅相成，实现“1+1+1＞3”的效果，能够为用户创造更加安全稳定的网络环境，继而提高通信与网络应用质量。

1.2 超密集部署场景

将宏基站与小基站相结合进行超密集部署，不仅能够满足5G通信技术的大流量数据传输需求，还能消除信号盲点，获得更高的频率复用效率，在局部热点区域甚至可以实现百倍量级的系统容量提升，从而显著改善网络环境，尤其适用于商场、住宅区、学校、车站等场景[1]。在超密集部署中主要应用到的5G通信相关技术有无线回传技术、虚拟小区技术和新型调制编码技术，能够将超密集环境按照网络应用范围进行不同小区划分，并为各个小区部署不同的天线高度，呈现出不同的网络增益，适应多场景实际需求。此外，如果是需要加快数据信息传输速度的室内场景，则应当辅以高频率通信，以有效规避不同小区相互影响。具体部署模式如图1所示。

图1 部署模式

1.3 低时延和高可靠场景

低时延和高可靠是时代发展对移动通信网络的新要求，主要应用到的5G通信相关技术有终端直通技术和链路自适应技术，均能够明显降低时延，提高安全性和可靠性。例如将其应用于智能交通系统可以大大减少延时误差，使其不超过1ms，同时具有无限接近于零的检测率，能够最大程度规避交通事故的发生[2]。

2 当前5G通信技术面临的挑战

当前5G通信技术还无法实现增强现实（Augmented Reality，AR）、虚拟现实（Virtual Reality，VR）、混合现实（Mixed Reality，MR）在扩展现实（Extended Reality，XR）中的深度融合，而这又是未来社会发展的必然需求。万物互联的物联网是5G的重要应用场景，亦是5G通信技术愿景之一，要想全面实现万物互联，需要积极应对成本、电池寿命以及物联网终端深度覆盖等方面的挑战。当前5G通信技术的通信覆盖范围仍旧以基站为中心，因此存在信号盲区，随着活动空间的范围逐渐扩大，这种覆盖率将远远不够。

5G通信技术具有高可靠低时延通信、增强型移动宽带以及大规模机器通信3大应用场景，在垂直行业发展过程中不可避免地会出现网络融合方面的问题，例如家庭宽带固网和移动通信网络的融合、卫星网络和移动通信网络的融合等[3]。当前人工智能已在其他领域获得初步成果，但它与通信网络的结合不是十分成熟，只能简单地通过人工智能（Artificial Intelligence，AI）算法对通信网络架构进行优化，从而提高网络灵活度和网络维护质量。

3 5G通信技术的发展策略

首先，从增强上行传输能力、发展多天线模式、增强移动性能以及加强信号覆盖等方面提升5G通信性能。增强上行传输要完善帧头对齐频段的载波聚合方案，提升上行传输的时隙选择空间。多天线模式发展则应深入研究基站之间的协作技术，包括增强传输、加强探测参考信号（Sounding Reference Signal，SRS）、预编码以及高阶正交互通等。加强条件切换与双协议栈切换技术方案的应用，确保通信切换不出现明显中断。加入解调信号初始化序列，扩大信号在物理层面的覆盖范围，加强地面网络与空域网络的深度结合，联合高空基站、卫星网络等完成空天整体化通信系统的构建。针对5G网络用户的不同性能要求，优化网络架构，以更加灵活的方式完成构架分流与性能分级[4]。

4 6G通信技术愿景与应用场景展望

4.1 技术愿景

6G通信技术总体愿景是5G通信技术愿景的进一步发展与升级，是推动我国6G通信技术研发的基础。首先，应当加大对6G候选频段的研究力度。将5G产业发展现状与6G研究需求相结合，考虑国有产业的节奏与特点，通过研发高频毫米波等技术，做好通信产业发展的频谱资源储备，结合6G复杂融合场景开展动态频谱共享理论研究。其次，推进6G国际化合作与发展。坚持6G全球统一行业发展标准，积极开展国际合作，依托产业界的力量强化国内外运营商、设备商的沟通协作，鼓励企业拟定关于6G研究方面的相关议题，为共同推进6G通信技术发展提供保证，提升产业协同发展的国际化能力[5]。最后，突破6G潜在关键技术。推动6G通信设备与终端产业链构建，可加大资金投入，同时设立多个细分领域专题研究组，鼓励企业积极突破下一代信通编码、天线射频、太赫兹通信以及软件无线电等关键技术，加强对6G相关产业的基础设备储备和投入，在6G技术研究中积极融合利用导体材料、高频器件等。

4.2 应用场景展望

6G通信技术应用场景包含各行各业的智能服务、人际协作、共享算力以及全息交互等，如图2所示[6]。

图2 6G通信技术应用场景展望

随着人们对网络通信的需求不断加大，将AR、VR、MR融入XR中是必然的发展趋势。基于6G通信技术实现裸眼、XR全息交互通信，满足人们对全息通信的多媒体交互需求，使用户可以随时随地享受全息技术所带来的新奇体验[7]。

在5G通信技术的基础上，6G通信技术将实现全面数字化，人与人之间的交流和对世界的感知也不再受到时间、空间限制。例如，通过大量智能传感器对人体重要器官、神经系统、泌尿系统、呼吸系统、肌肉骨骼以及情绪状态等进行精准的识别，并实时镜像映射，构建一个完善的虚拟世界，实现人体个性化健康数据实时监测，便于实现对人体疾病的远程精准治疗，完成对疾病的准确评估。

自动驾驶是运输与物流行业发展的必然趋势，通过在道路与车辆中嵌入大量传感器，利用6G通信技术获取信息并在云端实现交互。通过配备远端智能交通控制中心、雷达传感器等完整的配套系统，从中心到端、端到端的车联网功能。此外，车联网需要控制大量的远端自动驾驶车辆，构建庞大的智慧交通体系，因此对通信网络时延性与可靠性有着更高的要求，需要6G通信技术实现不超过1 ms的时延性[8]。6G技术在5G覆盖率的基础上能够进一步实现对海洋、天空的覆盖，继而实现海陆空全空间无缝信号覆盖，将地面基站与地面直放站、低轨和高轨卫星、水下基站等进行协同组网，实现泛在化连接[9,10]。

5 结 论

目前5G通信技术正处在高速发展阶段，但在空间范围、网络融合与人工智能等方面已经呈现出一定的不足。通过6G通信技术的深入研究与应用能够弥补这些不足，从而更好地适应时代发展，迎合用户需求。