面向5G的大規(guī)模天線無線傳輸理論與技術(shù)研究

劉孝偉，靳元軍，符長高

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，四川 巴中 636000）

0 引 言

目前，我國數(shù)據(jù)行業(yè)的工作強度不斷提高，民眾對數(shù)據(jù)的需求不斷提高，這導(dǎo)致系統(tǒng)能源消耗頻率飛速增長，4G網(wǎng)絡(luò)運行強度不斷增加，以至于在實際運行中會出現(xiàn)許多故障，對我國社會發(fā)展造成影響。在此背景下，5G技術(shù)應(yīng)運而生。5G技術(shù)的出現(xiàn)為數(shù)據(jù)行業(yè)發(fā)展提供了更多可能性，為維護(hù)我國社會發(fā)展的穩(wěn)定性作出巨大貢獻(xiàn)。

1 5G大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)概述

1.1 技術(shù)簡介

5G大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)是多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術(shù)，可以突破傳統(tǒng)擴展性限制，不斷擴大覆蓋規(guī)模[1]。分析5G大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)應(yīng)用情況發(fā)現(xiàn)，在運行過程中，僅有基站可以接收天線所傳輸?shù)南滦墟溌沸畔ⅲ瑸檫M(jìn)一步提高信息傳遞的效率與質(zhì)量，技術(shù)人員可以嘗試在其中融入線性預(yù)編碼技術(shù)與線性檢測技術(shù)。大規(guī)模天線如圖1所示。

圖1 大規(guī)模天線

1.2 常用線性接收與預(yù)編碼方法

當(dāng)用戶所傳遞的信息被基站接收后，基站應(yīng)針對所接收的信息進(jìn)行分解處理，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌跏夹盘枺⑼瓿上滦蓄A(yù)編碼編寫，在之后調(diào)整矩陣與信息傳輸通道維度，完成信息傳播。與其他信息傳遞技術(shù)相比，大規(guī)模天線無線技術(shù)可以不斷優(yōu)化信息傳遞流程，工作質(zhì)量更好，對工作人員獲取高質(zhì)量信息有著非常大的幫助[2]。

2 大規(guī)模天線系統(tǒng)特點

大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)屬于新型傳輸技術(shù)，僅有20余年的發(fā)展歷史，由貝爾實驗室科學(xué)家Thomas L.Marzetta于2010年提出，其本質(zhì)為以基站所覆蓋區(qū)域為工作區(qū)域，將數(shù)十根或數(shù)百根天線以大規(guī)模陣列方式安裝在區(qū)域內(nèi)的某個基站中。在運行過程中，通過改變基站側(cè)天線數(shù)量，挖掘空間維度可用資源，以滿足用戶所提出的無線網(wǎng)絡(luò)需求，不斷提高系統(tǒng)頻率效率[3]。

與4G網(wǎng)絡(luò)天線數(shù)量相比，大規(guī)模天線系統(tǒng)天線數(shù)量增長趨勢為幾何倍數(shù)增長，這些天線或分散、或集中地排列在小區(qū)中。隨著天線數(shù)量增加，多用戶通道會呈現(xiàn)出正交關(guān)系，高斯噪聲與其他小區(qū)信號之間的干擾問題將得到緩解，4G基站所面臨問題得到解決。小區(qū)內(nèi)天線出發(fā)點一致，會使傳統(tǒng)MIMO發(fā)生質(zhì)變，當(dāng)信息傳遞頻率達(dá)到一定程度后，信號傳播方式將發(fā)生改變，會對傳播效率與質(zhì)量造成影響，但是大規(guī)模MIMO可以生成可調(diào)節(jié)賦形波束解決此類問題[4]。大規(guī)模天線系統(tǒng)通信原理如圖2所示。

圖2 大規(guī)模天線系統(tǒng)通信原理

3 5G的大規(guī)模天線無線傳輸理論與技術(shù)

3.1 信道信息傳輸理論與技術(shù)論述

信道信息傳輸理論技術(shù)屬于5G大規(guī)模天線無線傳輸理論技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)手段，在5G大規(guī)模天線無線體系中，由于主體人員與天線數(shù)量的不斷增加，業(yè)務(wù)量也呈現(xiàn)出增加狀態(tài)，這將限制5G大規(guī)模天線無線傳輸系統(tǒng)的發(fā)展[5]。作為工作人員主要工作任務(wù)之一，工作人員需要在其中投入大量的人力、物力資源，如導(dǎo)頻處于高頻狀態(tài)，并且高頻財務(wù)支出高于主體人數(shù)時，系統(tǒng)信息獲取與數(shù)據(jù)收集難度將明顯增加[6]?；诖耍瑸楸ＷC導(dǎo)頻工作不受影響，相關(guān)人員應(yīng)針對財務(wù)問題進(jìn)行深度分析，需要注意的是，在實際分析過程中，應(yīng)提高對在資金使用情況關(guān)注度，借助導(dǎo)頻服務(wù)技術(shù)完成導(dǎo)頻信號設(shè)計，保證資金使用質(zhì)量。除此之外，在信道校準(zhǔn)中，工作人員還需遵守互異性原則。

對于5G大規(guī)模天線無線傳輸系統(tǒng)而言，基站天線用戶數(shù)量增加，信息傳遞效率與質(zhì)量將降低。因此，技術(shù)人員應(yīng)借助合理手段控制導(dǎo)頻信息投入數(shù)量，以發(fā)揮導(dǎo)頻功能最大價值。在實際工作中，工作人員的判斷標(biāo)準(zhǔn)主要有以下兩點：一是電路判斷，分析硬件電路應(yīng)用方式，借助耦合方式連接信號天線，以保證信道傳輸效率；二是空間信號判斷與校準(zhǔn)，在信息校準(zhǔn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以保證信息傳遞質(zhì)量與獲取質(zhì)量[7]。5G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展如圖3所示。

圖3 5G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

3.2 大規(guī)模天線無線傳輸主要方法

5G大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)本質(zhì)為以廣播與接入信道為基礎(chǔ)設(shè)計的傳輸性渠道，站在理論角度進(jìn)行分析，其工作原理為通過檢測接入信道，了解容量需求，完成信息傳遞。同時，在此過程中可以借助污紙編碼方式維系廣播信道工作穩(wěn)定性。伴隨天線與用戶數(shù)量不斷增加，此系統(tǒng)傳輸質(zhì)量將受到影響[8]。

在實際工作中，當(dāng)MIMO技術(shù)天線數(shù)量達(dá)到頂端時，為滿足容量需求，應(yīng)在最大比的基礎(chǔ)上完成上行合并，使用MRT完成下行運行。除此之外，雖然大規(guī)模天線可以降低上下行信息傳遞難度，但是所遭受影響因素也不斷增多，信息傳遞過程復(fù)雜性將明顯提高，即為解決這一問題，技術(shù)人員可以通過選擇不同傳輸方式來進(jìn)行解決，比如空分多址。

3.3 大規(guī)模天線無線體系的資源配置

在5G大規(guī)模天線無線傳輸系統(tǒng)中，為了保證資源利用率，應(yīng)對系統(tǒng)內(nèi)部資源進(jìn)行合理規(guī)劃，實現(xiàn)高質(zhì)量資源配置[9]。為了確保5G大規(guī)模天線無線傳輸系統(tǒng)可以發(fā)揮自身最大價值，筆者針對MIMO技術(shù)資源分配工作進(jìn)行了詳細(xì)論述，并獲得了如下結(jié)果。

（1）合理使用相關(guān)技術(shù)可以降低MIMO技術(shù)難度，如統(tǒng)計空分方法，同時需要注意的是，所使用技術(shù)會對用戶分簇造成影響。（2）為避免出現(xiàn)容量浪費問題，應(yīng)遵守科學(xué)合理的原則對信道信息進(jìn)行分析，并且為實現(xiàn)用戶分簇，還應(yīng)使用信道統(tǒng)計信息法與貪婪算法，將詳細(xì)信道中的用戶分配給其他同簇[10]。（3）作為日常工作的主要執(zhí)行者，工作人員所選擇的工作方法會影響具體工作效率及質(zhì)量，因此在實際工作中，工作人員應(yīng)結(jié)合實際情況不斷進(jìn)行自我調(diào)整，以保證資源分配質(zhì)量，保證資源利用率。（4）5G大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)為當(dāng)今社會的熱門研究內(nèi)容，雖然技術(shù)人員已經(jīng)獲得了一定的研究成果，但是此技術(shù)仍然存在較大提升空間，應(yīng)進(jìn)一步加大研究力度，開展深度研究工作，并及時解決所發(fā)現(xiàn)的問題，為5G大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

4 結(jié) 論

5G大規(guī)模天線無線傳輸技術(shù)是社會發(fā)展的延續(xù)，具有濃重的時代性特點，受本文篇幅限制，筆者僅是針對此項技術(shù)進(jìn)行簡單論述，通過前文論述得到結(jié)論：此項技術(shù)具有極強的應(yīng)用價值，應(yīng)引起相關(guān)人員關(guān)注。因此，在實際工作中，應(yīng)結(jié)合實際情況不斷調(diào)整工作計劃，加快我國科技發(fā)展速度。