試論5G無線通信技術的應用前景

張馨予 王歡

【摘要】? ? 無線通信網(wǎng)技術正在經(jīng)歷著翻天覆地的改革與變化，5G無線通信網(wǎng)絡技術已經(jīng)成為現(xiàn)階段最熱門的研究領域，并將逐漸得到大范圍的普及與應用。盡管在關于5G無線通信網(wǎng)絡技術的研究中已經(jīng)取得了一定的成果，但是為了更加充分地發(fā)揮該技術的價值與作用，還需繼續(xù)進行探索鉆研。本文主要針對5G無線通信網(wǎng)絡物理層關鍵技術進行一點淺析。

【關鍵詞】? ? 5G無線通信? ? 物理層? ? 關鍵技術

前言：5G無線通信網(wǎng)絡技術主要指的是一種高頻段的通信方式，網(wǎng)絡通信的容量與速度都將實現(xiàn)大幅飛躍，增強了用戶無信通信的安全性、穩(wěn)定性與實效性。但是通信技術的每一次創(chuàng)新發(fā)展，都將伴隨著其他新興技術的支持，5G無線網(wǎng)絡通信技術的變革，也需要物理層關鍵技術的支撐。

一、構建5G無線通信網(wǎng)絡的意義

1、充分發(fā)揮頻譜資源的利用價值。通過頻譜資源在無線通信網(wǎng)絡技術中的利用率可以看出，頻譜資源的集中使用對于無線通信網(wǎng)絡技術來說不僅可以提高通信傳遞的速度，還可以提高通信內(nèi)容傳遞的穩(wěn)定性。早在4G無線通信技術研發(fā)的過程中，就有意通過不斷提高對頻譜資源的利用率來加快通訊的速率，現(xiàn)在在5G無線通信網(wǎng)絡技術中，已經(jīng)實現(xiàn)了對頻譜資源的高度利用，充分發(fā)揮出了頻譜資源的使用價值。2、系統(tǒng)容量得到擴展。截止到現(xiàn)階段，由相關的調(diào)研數(shù)據(jù)可以得知全球使用通信網(wǎng)絡技術的用戶數(shù)量每一天都在成千上萬倍地增長。但是目前廣泛普及的4G無線技術并無法有效滿足這么多用戶的使用需求，而5G無線網(wǎng)絡通訊技術的構建就可以是整個系統(tǒng)的容量得到充分擴展，從而在通訊安全與穩(wěn)定的前提下，提高更高速的大數(shù)據(jù)傳輸。3、滿足用戶的更高需求。從無線通信網(wǎng)絡技術的用戶使用情況來看，很多人都希望能夠?qū)崿F(xiàn)更高速度與更高質(zhì)量的輸出傳輸。5G技術的出現(xiàn)就充分考慮到了用戶的使用體感與使用反饋，其在物理層等方面實現(xiàn)的突破性進展不僅有效滿足了用戶的使用需求，為人們的生活工作提供了更加豐富的體驗，在一定程度上也改變了人們的生活方式與工作模式。

二、5G無線通信網(wǎng)絡物理層中的關鍵技術

1、毫米波通信技術。（1）損耗路徑。所謂的損耗路徑其實指的是在5G無線通信網(wǎng)路技術中與能量損耗相關的問題，其主要包括系統(tǒng)在進行功率發(fā)射過程中由于信號衰減而產(chǎn)生的能量損耗，以及通信網(wǎng)絡信號在傳播過程中所產(chǎn)生的能量損耗兩大部分。由于噪音、電子磁場等因素對無線網(wǎng)絡信號在傳播過程中的干擾，使得能量損耗在無線通信網(wǎng)絡技術中逐漸演變成一個無法避免的問題。通過計算具體的路徑損耗的公式：R=32.4+20*log（D）+20*log（M） 可以得出在無線通信網(wǎng)絡技術中的損耗路徑與通信信號的波長以及頻率兩個因素密不可分，當通信信號的發(fā)射頻率在單位距離相同的前提下越大，則通信信號損耗的能量也就越厲害。由此可見，為了最大程度的減輕路徑損耗，我們可以通過提高接收天線的頻段高度，使通信信號的信號波成束，從而將信號傳播過程中的能量集中在一個很小的范圍內(nèi)，既能有效避免能量擴散所產(chǎn)生的損耗，又可以增益通信信號，提升信號傳輸速率。（2）雨衰。由于毫米波通信技術主要考慮的就是無線信號在相關頻段的傳播特點，鑒于降雨雨滴的大小與高頻段信號發(fā)射的波長幾乎相似，可能會導致信號發(fā)射受到影響，因此在研究5G通信技術時，雨衰也是需要高度重視并處理的一個關鍵問題。雨衰的存在將會直接通過限制通信信號的傳播路徑，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斔俾剩档途W(wǎng)絡通信的安全性與穩(wěn)定性，甚至導致高頻段出現(xiàn)微博鏈路現(xiàn)象。而且如果降雨量過大，通信信號受其影響可能還會出現(xiàn)散射，直接阻礙正常的網(wǎng)絡通信。

2、大規(guī)模 MINI 技術。（1）大規(guī)模MINI技術分析。相對于傳統(tǒng)的MINI技術而言，大規(guī)模MINI技術在信號傳輸時的容量則更加龐大，在提高信號傳輸質(zhì)量的同時，充分發(fā)揮出來頻譜的使用價值，并且在一定程度上也擴大了網(wǎng)絡信號的覆蓋范圍。另一方面，大規(guī)模MINI技術在使用時主要是通過增加天線系統(tǒng)，從而減少單位傳輸區(qū)域的面積，并達到網(wǎng)絡傳輸信號容量擴充的目的，這種技術操作不僅可以提高無線系統(tǒng)的覆蓋范圍與工作強度，還降低了無線系統(tǒng)工作的難度。（2）信息狀態(tài)的獲取。大規(guī)模MINI技術再具體的工作過程中主要采取的是以時分雙工系統(tǒng)為基礎，通過上下行信號傳輸通道在網(wǎng)絡傳輸過程中的互易性原理，實現(xiàn)信號之間的通信與傳遞。為了減少信號傳輸通道的損耗，可以通過以信道互易為技術原理的TDD系統(tǒng)實現(xiàn)對網(wǎng)絡信號傳輸?shù)挠行Э刂?，具體的工作原理還是根據(jù)信號傳輸?shù)乃俾市枨螅ㄟ^提高或者減少系統(tǒng)天線的數(shù)量，并結合互易性原理，實現(xiàn)對無線信號的實時監(jiān)控。但是對于信號傳輸過程中難以避免的信號干擾問題，在大規(guī)模MINI技術中可以通過公式R=k（1-QK/T）log[（M-1）β/C]的計算方式來進行計算并處理。

總結：5G無線通信網(wǎng)絡技術通過利用毫米波段技術實現(xiàn)了遠距離高頻率的數(shù)據(jù)傳輸，并通過大規(guī)模MINI技術的采用不斷擴充數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜萘?，在為用戶帶來更加?yōu)質(zhì)的使用體驗的同時，也增加了網(wǎng)絡通信的安全性、穩(wěn)定性與時效性。對于物理層關鍵技術的研究與分析將會促進5G無線通信網(wǎng)絡技更有力的發(fā)展與創(chuàng)新。

參? 考? 文? 獻

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