5G通信大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)分析

張少東

【摘要】? ? 隨著5G通信技術(shù)建設(shè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的突破與創(chuàng)新，尤其是5G通信大規(guī)模無線傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于提升5G通信頻率，降低能源消耗發(fā)揮重要作用。本文通過對(duì)5G通信大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)概念、意義等進(jìn)行概述，對(duì)5G通信大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)?G通信技術(shù)發(fā)展提供有效參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G通信? ? 大規(guī)模天線? ? 無線傳輸技術(shù)

引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛速提升。當(dāng)前，5G時(shí)代已經(jīng)到來，引領(lǐng)通信領(lǐng)域進(jìn)入新的技術(shù)變革?，F(xiàn)階段，我國5G通信網(wǎng)絡(luò)布局實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，但從整體來看，5G通信技術(shù)在社會(huì)應(yīng)用中尚未實(shí)現(xiàn)廣泛覆蓋，發(fā)展處于初級(jí)階段。大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)是通信技術(shù)中的重要組成，加強(qiáng)5G通信大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)發(fā)展，對(duì)于進(jìn)一步提升通信傳輸效率，完善通信系統(tǒng)發(fā)展，提高通信安全便捷具有重要意義。

一、大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)概述

1.1 5G通信大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)概念

大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是5G通信技術(shù)的核心技術(shù)，其可以滿足海量通信業(yè)務(wù)需求，如增強(qiáng)移動(dòng)寬帶搭建時(shí)對(duì)頻譜的要求比較高應(yīng)用大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)，能夠大大削弱用戶干擾和噪音，并且有效提升信號(hào)發(fā)生功率，從而實(shí)現(xiàn)能量效率的最大化。此外，提高峰值速率，則要求高頻段大寬帶，通過運(yùn)用大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)，則可以實(shí)現(xiàn)賦形增益提高，為路徑損耗提供充分補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)高頻段移動(dòng)通信應(yīng)用。

對(duì)于5G通信來說，重要基礎(chǔ)是頻譜效率，確保頻譜頻率的高質(zhì)高效、安全穩(wěn)定，才能保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻槙常虼?，技術(shù)人員需要確保頻譜頻率波動(dòng)的穩(wěn)定性。技術(shù)人員通過對(duì)信道容量分析實(shí)現(xiàn)頻譜頻率變化的監(jiān)控，從而實(shí)時(shí)掌握5G通信系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，并根據(jù)其進(jìn)行大規(guī)模天線無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建。因此，提高信道容量分析效率，也是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模天線無線傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。

但是，在5G通信系統(tǒng)中，大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)應(yīng)用具有效果好、難度大的特點(diǎn)，技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)技術(shù)有效應(yīng)用面臨較大的困難?，F(xiàn)階段，5G通信技術(shù)研究人員仍需在信道容量分析方面日投入更多的精力，并通過關(guān)鍵核心技術(shù)的靈活運(yùn)用提升容量分析工作的質(zhì)量，從根本上保證信息頻譜頻率的穩(wěn)定性。

1.2大規(guī)模天線的基本原理

大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)作為5G通信技術(shù)中的重要組成，其系統(tǒng)構(gòu)成是十分復(fù)雜的，并且在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，需要各個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成形成協(xié)調(diào)與配合確保運(yùn)行穩(wěn)定。大規(guī)模天線運(yùn)行基本原理是密集輻射陣中設(shè)計(jì)包括去耦裝置，并且其構(gòu)成中包括多個(gè)雙極化輻射單元，需要確保橫縱間距具有合理性;在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過天線射頻通道，能夠有效確保無線信號(hào)的收發(fā)是完整的，并且具有較強(qiáng)的科學(xué)性，借助收發(fā)單元功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻通道RF信號(hào)的準(zhǔn)確收發(fā);通過耦合校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，可以有效評(píng)估系統(tǒng)中的電力，確保全部電路能夠充分滿足系統(tǒng)實(shí)際需求?？傮w來說，大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)就是收發(fā)無線信號(hào)，對(duì)頻道接收機(jī)信號(hào)源進(jìn)行處理，確保信號(hào)傳輸?shù)倪B貫性。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，天線陣所發(fā)生的能量大多聚集在相對(duì)狹小的區(qū)域之內(nèi)，因此隨著天線使用數(shù)量的增加，會(huì)使得波束寬度隨之縮小，因此需要利用復(fù)雜算法，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能優(yōu)化。

1.3大規(guī)模天線系統(tǒng)頻譜效率理論

1.頻譜效率理論分析

在通信系統(tǒng)中，大規(guī)模天線是系統(tǒng)關(guān)鍵組成，當(dāng)前，隨著社會(huì)快速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)生活的通信需求不斷提升，用戶數(shù)量快速增加，使大規(guī)模天線技術(shù)瓶頸受到不斷的沖擊，在大規(guī)模天線系統(tǒng)中，信道信息獲取成為系統(tǒng)關(guān)鍵難題之一。在系統(tǒng)運(yùn)行中，應(yīng)用大規(guī)模MIMO技術(shù)受到了上下行傳輸能耗效率與頻譜效率的影響，再加上對(duì)其他各類影響因素的綜合考慮，例如導(dǎo)頻污染影響因素、信道估計(jì)影響因素等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶基站天線的個(gè)數(shù)和接收機(jī)技術(shù)存在什么樣的關(guān)聯(lián)進(jìn)行一個(gè)基本的判定，同時(shí)，這些關(guān)聯(lián)因素也會(huì)成為大規(guī)模MIMO頻譜效率的干擾因素。

2.系統(tǒng)級(jí)頻譜效率

隨著5G通信技術(shù)研究發(fā)展，為有效解決相關(guān)問題，技術(shù)研究人員不斷加深頻譜效率的研究深度。在實(shí)際研究進(jìn)行的過程中，為保障獲得的研究結(jié)果是可靠的，通常會(huì)運(yùn)用隨機(jī)幾何法進(jìn)行研究。具體來說，通過對(duì)接收機(jī)信號(hào)干燥化，運(yùn)用Shannon公式確保頻譜效率計(jì)算的精確性。同時(shí)，在該項(xiàng)研究中，設(shè)置一定的假設(shè)前提，即是假設(shè)基站是服從Poisson分布的。在此基礎(chǔ)之上，可以借助相關(guān)公式，并根據(jù)已經(jīng)獲得的信息，通過計(jì)算最終得到頻譜效率數(shù)據(jù)。

現(xiàn)階段，在研究系統(tǒng)級(jí)頻譜效果的過程中，還有很多方法可以利用，例如，將基站位置信息假設(shè)為已知的信息，并且用戶在小區(qū)中的分布是均勻的，這樣一來，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算的過程中，主要的計(jì)算基礎(chǔ)就成為了信道容量、用戶期望值德國相關(guān)數(shù)據(jù)。

當(dāng)前，5G通信技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了5G通信大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)的廣泛應(yīng)用，相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)W者針對(duì)這一問題的研究不斷豐富，特別是對(duì)多天線系統(tǒng)容量理想值的研究，其規(guī)模與質(zhì)量都不斷提升，未來不斷發(fā)展中，對(duì)非理想值的研究也將會(huì)受到巨大關(guān)注。

二、大規(guī)模天線對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)的意義

大規(guī)模天線技術(shù)是通信領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，其在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，對(duì)于改進(jìn)傳傳統(tǒng)技術(shù)的頻譜效率不高發(fā)揮著重要的提升作用，進(jìn)而使得通信網(wǎng)絡(luò)頻譜效率提升到一個(gè)更高的水平。在新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搭建完成的基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)頻率資源的有效分配，提升其利用率，使得通信系統(tǒng)覆蓋進(jìn)一步擴(kuò)大為更廣闊范圍，將系統(tǒng)能耗降至最低。通過大規(guī)模天線技術(shù)，還可以利用其MIMO系統(tǒng)發(fā)射與接收天線的多個(gè)端口，并以刺猬基礎(chǔ)，有效擴(kuò)展通信的時(shí)域，同時(shí)擴(kuò)大其頻域，使得通信域擴(kuò)大至更大范圍，空間資源的利用率自然也會(huì)隨之進(jìn)一步提高，并實(shí)現(xiàn)更合理的分配，以及提高頻譜頻率。在MIMO技術(shù)基礎(chǔ)上，及時(shí)帶寬不便，也可以大幅增加通信系統(tǒng)容量和頻率利用率。因此，在發(fā)送與接收端口之間，存在較多的獨(dú)立信道，進(jìn)而使得系統(tǒng)的兼容性與可靠性得到大幅提升。

三、5G通信大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)分析

3.1導(dǎo)頻技術(shù)

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，保障信號(hào)傳輸穩(wěn)定是通信順暢的基礎(chǔ)，而信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性受到參數(shù)信號(hào)設(shè)計(jì)的直接影響，而導(dǎo)頻技術(shù)的運(yùn)用則可以保障信號(hào)傳輸穩(wěn)定。在4G通信系統(tǒng)中導(dǎo)頻技術(shù)的應(yīng)用主要有兩種參考信號(hào)，分別是獲取信號(hào)與調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。獲取數(shù)據(jù)主要是對(duì)收集信道信號(hào)與信號(hào)質(zhì)量測試，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)則是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過預(yù)編碼實(shí)現(xiàn)導(dǎo)頻，導(dǎo)頻技術(shù)也是由此而來。5G通信技術(shù)相較于4G通信技術(shù)來說，其復(fù)雜性極大地提升，因此，導(dǎo)頻技術(shù)應(yīng)用變化也更加多樣化，并且實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，導(dǎo)頻技術(shù)也逐步細(xì)化為正交導(dǎo)頻技術(shù)與非正交導(dǎo)頻技術(shù)，而正交導(dǎo)頻技術(shù)又可分為正分、時(shí)分以及碼分。實(shí)際應(yīng)用過程中，不同正交導(dǎo)頻技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢也各有不同，如在信號(hào)受干擾程度不高時(shí)，能夠保障信號(hào)傳輸全過程的穩(wěn)定。但是，正交導(dǎo)頻技術(shù)應(yīng)用的資金需求量較大，尤其是在大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)中的應(yīng)用，需要的技術(shù)花費(fèi)是非常大的。然而，5G通信大規(guī)模天線無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是完善5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，應(yīng)用導(dǎo)頻技術(shù)也是必要的。因此，在導(dǎo)頻技術(shù)應(yīng)用中不僅要保障技術(shù)的正常使用，同時(shí)也要對(duì)技術(shù)成本進(jìn)行有效控制，而如何實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)是當(dāng)前很多人關(guān)注的的焦點(diǎn)。通過運(yùn)用非正交導(dǎo)頻技術(shù)的運(yùn)用即滿足及技術(shù)的正常使用，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了技術(shù)成本的控制。非正交導(dǎo)頻技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)，是針對(duì)5G大規(guī)模天線無線傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的一項(xiàng)專門技術(shù)，在技術(shù)應(yīng)用中，通過相互疊加干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)資源利用效率的最大化，進(jìn)而有效節(jié)約技術(shù)投入成本。

3.2信道估計(jì)技術(shù)

信道估計(jì)技術(shù)在5G通信系統(tǒng)中的作用主要是為了提高信號(hào)處理精準(zhǔn)度。在5G通信大規(guī)模天線無線傳輸系統(tǒng)中，隨著信號(hào)處理及通信傳輸效率的提升，通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理壓力也會(huì)隨之增加，這就要求技術(shù)人員需要在充分保障數(shù)據(jù)處理與傳輸?shù)木_度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)的快速理清與處理。應(yīng)用信道估計(jì)技術(shù)，則能夠有效保障數(shù)據(jù)處理精確度。5G通信系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，可能會(huì)受導(dǎo)頻污染的影響，導(dǎo)致信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算精確度出現(xiàn)一定幅度的波動(dòng)，出現(xiàn)計(jì)算誤差的情況，甚至可能會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸處理穩(wěn)定性。為了避免上述情況的出現(xiàn)，在5G通信系統(tǒng)中可以采用信道估計(jì)技術(shù)。信道估計(jì)技術(shù)的應(yīng)用可以使其直接參與到通信系統(tǒng)中導(dǎo)頻分配中，然后借助多重路徑對(duì)通信系統(tǒng)中的延時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)估。與此同時(shí)，通過多徑分量提取實(shí)現(xiàn)延遲功率分配效率的提升，而延遲功率分布能夠有效維護(hù)通信數(shù)據(jù)傳輸全過程的穩(wěn)定性，并且保證最終數(shù)據(jù)計(jì)算的精確度和穩(wěn)定性。如此，根據(jù)指定位置進(jìn)行通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，可以有效避免導(dǎo)頻污染情況的發(fā)生。

總而言之，提升5G通信大規(guī)模天線無線系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，就必須要健全系統(tǒng)運(yùn)行保護(hù)機(jī)制，提高運(yùn)行效率。當(dāng)前新興通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了5G通信發(fā)展，在信道估計(jì)技術(shù)應(yīng)用中，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，就需要相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)際要求，加強(qiáng)技術(shù)對(duì)比，為信道估計(jì)技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

當(dāng)前，我國5G通信技術(shù)在快速發(fā)展進(jìn)程中，加速推進(jìn)我國社會(huì)進(jìn)入5G時(shí)代。雖然，我國的5G通信技術(shù)并沒有全面覆蓋，但5G已成為我國通信領(lǐng)域的核心技術(shù)，隨著我國科技的不斷發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入5G時(shí)代。而5G技術(shù)的普及離不開大規(guī)模無線傳輸技術(shù)，但是大規(guī)模無線技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用仍存在一些問題，這也是未來需要相關(guān)技術(shù)人員加大研究與創(chuàng)新力度，從而為5G技術(shù)發(fā)展提供重要助力。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]周琦.5G移動(dòng)通信技術(shù)及發(fā)展趨勢展望[J].電子世界，2020（19）：4-5.

[2]姚紅玉.5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢[J].通訊世界，2020，27（02）：85-86.

[3]趙雪瑩，閃媛.5G關(guān)鍵技術(shù)及其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的影響[J].通訊世界，2020 ，27（02）： 157-158.

[4]王濤.基于5G通信的大規(guī)模無線傳輸技術(shù)探討[J].通訊世界，2020，27（01）：115-116.

[5]陳進(jìn).5G移動(dòng)通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究[J].無線互聯(lián)科技，2020，17（02）：5-6.

[6]Toward green and soft：a 5G perspective. Chih-Lin I，Rowell C. IEEE Communications Magazine.2014