基于5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的物理層關(guān)鍵技術(shù)研究

高 星

（山西信息規(guī)劃設(shè)計院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

無線通信網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)階段的社會發(fā)展中扮演著重要角色，與數(shù)據(jù)信息的快速傳輸、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的拓展以及人們的工作生活等都有著密切聯(lián)系。因此，對物理層關(guān)鍵技術(shù)進行進一步分析，對5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)運行有積極影響[1]。

1 5G無線通信網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)的利用價值

1.1 擴大了通信系統(tǒng)容量

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的日趨變化下，傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)難以滿足多類用戶的無線通信需求。而在5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用下，系統(tǒng)整體容量得到了有效提升，不僅給數(shù)據(jù)信號的準確傳輸提供了穩(wěn)定平臺，還間接提高了信息的傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)資源得到了有效利用[2]。

1.2 改善了網(wǎng)絡(luò)用戶體驗

人們借助無線通信網(wǎng)絡(luò)不僅能獲取到音頻、視頻以及圖像等各項目標資源，還能在多種環(huán)境條件下及時接收或發(fā)送指定信息，是豐富人們溝通及對接方式的有力武器之一。相比4G網(wǎng)絡(luò)而言，5G網(wǎng)絡(luò)可以節(jié)約不少人們等待信息傳輸?shù)臅r間。如用戶在加載大容量視頻或圖片時，便可以在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下快速觀看到信息，避免因網(wǎng)絡(luò)信號傳輸不當(dāng)而出現(xiàn)卡頓或加載異常等情況，降低用戶體驗感。而良好的體驗感能有效提升后期用戶對通信服務(wù)的評價結(jié)果，對無線通信事業(yè)的長遠發(fā)展有促進作用。

2 5G無線通信網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)的類型

2.1 MIMO無線信息技術(shù)

MIMO技術(shù)具有較強的時效性與實用性特點，能夠在無線通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮出良好的作用。但是在5G網(wǎng)絡(luò)的不斷推廣下，落后的MIMO技術(shù)已經(jīng)難以在多元化的無線通信環(huán)境中被得到認可，需要對技術(shù)的應(yīng)用形式與原理等進行創(chuàng)新升級，而大規(guī)模MIMO技術(shù)就是改進后的產(chǎn)物。與原始技術(shù)相比，新型MIMO技術(shù)不僅能使系統(tǒng)容量得到最大程度上的提升，在實際應(yīng)用中也簡化了更新用戶端的流程，有利于實現(xiàn)系統(tǒng)資源的合理配置。但大規(guī)模MIMO技術(shù)也有一定弊端，如系統(tǒng)天線數(shù)量會因技術(shù)創(chuàng)新影響而有所增加，若在設(shè)置天線線路時沒有對其進行科學(xué)規(guī)劃，那么無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運行期間，便可能出現(xiàn)信號不穩(wěn)定或信號傳輸不到位等問題，不利于關(guān)鍵技術(shù)的合理應(yīng)用。

由于不同用戶對無線通信網(wǎng)絡(luò)的要求有較大差異，通常情況下，很多無線通信工作需要處在頻段較低狀態(tài)中得以完成，使得低頻段出現(xiàn)超負荷情況，給網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸與接收造成了很大負擔(dān)。而大規(guī)模MIMO技術(shù)是一種可以在高頻段得到穩(wěn)定運行的技術(shù)手段，既提高了頻道資源的利用率，又緩解了緊張環(huán)境下無線通信網(wǎng)絡(luò)的運行壓力。

2.2 毫米波無線通信技術(shù)

毫米波技術(shù)具有波長短、波束窄、傳輸頻率高、方向性強、頻譜寬等優(yōu)點。如在波長方面，毫米波技術(shù)應(yīng)用過程中不會與MIMO技術(shù)一樣使用到尺寸較大的天線，占地空間也較MIMO技術(shù)要小很多，技術(shù)人員只需要對天線的方位進行科學(xué)設(shè)置即可。此外，毫米波技術(shù)不會受天氣影響而引發(fā)通信信道失效問題，穩(wěn)定性能較強，對信號傳輸頻率的定向維持有很大幫助，并適用于業(yè)務(wù)要求較高的多媒體領(lǐng)域中。

毫米波技術(shù)的不足有以下幾點：一是應(yīng)用此項技術(shù)時，可能會受建筑物阻擋影響而導(dǎo)致信號難以接受問題的出現(xiàn)，需要技術(shù)人員將因地制宜理念與系統(tǒng)設(shè)計方案進行有機結(jié)合。二是使用毫米波技術(shù)傳輸信號時會經(jīng)過一定范圍的自由空間，此時信號便可能在自由空間內(nèi)出現(xiàn)弱化現(xiàn)象，使得最終所接收的信號質(zhì)量難以達到理想狀態(tài)。三是若遇雷雨天氣時，毫米波技術(shù)下的信號可能會被雨水吸收一部分，有時還會被高大的植被吸收，需要技術(shù)人員在設(shè)計無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，對區(qū)域環(huán)境及周邊情況進行細致勘察。

3 強化5G無線通信網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)的對策

3.1 完善無線通信傳輸速率

雖然無線通信網(wǎng)絡(luò)能為人們的信息生活和工作提供多重便利，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷變化與用戶數(shù)量的逐漸增加下，信號傳輸速率不僅會因信道資源的局限性而存在被干擾問題，若網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍難以達到標準要求，還可能給無線通信安全埋下隱患，影響最終服務(wù)質(zhì)量。所以技術(shù)團隊要以靈活、長遠的眼光來對信號傳輸速率進行階段性完善，充分發(fā)揮物理層關(guān)鍵技術(shù)的利用價值，使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與無線通信之間得到良性循環(huán)。由于無線通信服務(wù)被廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域，因此在強化系統(tǒng)信號傳輸速率前，技術(shù)人員要先對無線通信的應(yīng)用目的與方向有所明確，并結(jié)合實際通信需求來構(gòu)建相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)體系，從而為技術(shù)手段的有效落實奠定可靠基礎(chǔ)，為5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運行鋪設(shè)穩(wěn)固道路。

3.2 提升關(guān)鍵技術(shù)安全系數(shù)

對提升物理層關(guān)鍵技術(shù)的安全系數(shù)給予關(guān)注，除了能為5G無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的維護與協(xié)調(diào)管理打開雙重防護，還能為用戶的個人利益與隱私安全等提供保障，需要技術(shù)團隊將以人為本理念有效貫徹到通信系統(tǒng)的建設(shè)及技術(shù)應(yīng)用中，來為更多用戶提供安全的通信服務(wù)，助力社會和諧發(fā)展。如針對公共場所下的無線通信服務(wù)，便可以采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)來對區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的運行情況進行實時掌握，及時處理其中隱含的風(fēng)險因素。若在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)信號異?；蛳到y(tǒng)故障等問題時，需要在第一時間啟動應(yīng)急預(yù)案，保證通信服務(wù)得到正常開展。

而針對個人通信服務(wù)，則可以采用權(quán)限設(shè)置或加密處理等方式來進一步提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)的安全系數(shù)，避免出現(xiàn)信息泄露或盜用問題而給用戶造成不必要的干擾。

3.3 加大頻譜資源開發(fā)力度

頻譜資源對無線通信網(wǎng)絡(luò)的良好運行有支撐性作用，對信號的穩(wěn)定傳輸也有重要的輔助效果。但在各行業(yè)領(lǐng)域間的不斷發(fā)展與競爭下，有限的頻譜資源已經(jīng)很難在擁擠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下發(fā)揮出最佳效果，尤其在低頻段的無線通信環(huán)境中，很多用戶會受到頻譜資源不充足影響而難以享受到全面的通信服務(wù)體驗，不僅給后續(xù)無線通信服務(wù)的持續(xù)推進帶來了無形壓力與負擔(dān)，還降低了用戶對通信服務(wù)的滿意度與信任度。這就需要相關(guān)科研團隊能結(jié)合實際情況，來對低頻段的頻譜資源進行合理開發(fā)，而在高頻段頻譜資源方面，則要準確判斷物理層關(guān)鍵技術(shù)與通信系統(tǒng)間的制約與融合關(guān)系，拓寬高頻段頻譜資源的利用空間，為用戶提供多種選擇機會，為5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的多元化應(yīng)用提供動力支持。

3.4 注重基礎(chǔ)設(shè)施更新維護

無論是5G無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行時，還是物理層關(guān)鍵技術(shù)實施期間，都會使用到大量的設(shè)備裝置，且基礎(chǔ)設(shè)施的種類具有多樣、復(fù)雜的特點。若管理團隊忽視了定期維護基礎(chǔ)設(shè)施的重要性，那么關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用效率與質(zhì)量便可能受到影響，無線通信網(wǎng)絡(luò)的運行效果也會有所下降，需要管理團隊制定可實施的基礎(chǔ)設(shè)施維護方案，鞏固系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)。首先，要對目標系統(tǒng)內(nèi)所需要的設(shè)備裝置進行全方位掌握，如設(shè)備型號、數(shù)量、尺寸、功能以及材質(zhì)等信息，都要做好相應(yīng)記錄，從而為日后的維護工作提供參考依據(jù)。其次，對于檢查維修中遇到的故障設(shè)備及老化裝置等，需要在上報后進行更新處理，以免突發(fā)性風(fēng)險問題的出現(xiàn)而給通信系統(tǒng)運行帶來不利影響。最后，要對各項基礎(chǔ)設(shè)施的市場經(jīng)濟價值進行評估分析，選擇性價比較高的設(shè)備與裝置，在降低通信系統(tǒng)運行及管理成本的同時延長基礎(chǔ)設(shè)施整體使用壽命。

4 結(jié)束語

在科技與經(jīng)濟實力的同步提升下，很多先進、高效的技術(shù)手段被應(yīng)用到了5G無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中。一方面是為了給良好網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的構(gòu)建創(chuàng)造有利條件，為通信事業(yè)的長遠發(fā)展注入新鮮血液；另一方面則是為了更好地順應(yīng)新時期背景下無線通信領(lǐng)域的發(fā)展需求，為人們提供更便捷、更優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)。對于物理層關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用中存在的難點問題和干擾因素，一些技術(shù)團隊也能對問題產(chǎn)生的原因進行及時分析，并結(jié)合無線通信網(wǎng)絡(luò)運行原理來制定出具有針對性的解決方案，為技術(shù)利用價值的提升帶來更多可能。