面向5G通信的射頻關(guān)鍵技術(shù)分析與研究

官卓堅(jiān)

摘要：社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，促使現(xiàn)階段人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速度以及移動(dòng)通信質(zhì)量提出了更高要求，為了滿足日益增長的通信需求，5G通信技術(shù)被研究發(fā)明?；诖?，本文立足于通信角度，分析了5G通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用到的幾種射頻技術(shù)，研究了射頻技術(shù)應(yīng)用原理。希望以下內(nèi)容的論述可以促進(jìn)我國5G通信盡快普及。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模MIMO技術(shù) 同頻全雙工技術(shù) 毫米波頻段移動(dòng)通信技術(shù)

引言

新時(shí)代背景下，通信“G”時(shí)代已經(jīng)經(jīng)歷了五個(gè)階段的發(fā)展，在5G時(shí)代下，為了進(jìn)一步提升信號(hào)傳輸質(zhì)量以及傳輸效率，在通信系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用了新的天線技術(shù)以及編碼技術(shù)，由此可見5G通信應(yīng)用的射頻技術(shù)必將會(huì)更加尖端。因此，對(duì)面向5G通信的射頻關(guān)鍵技術(shù)分析與研究有著鮮明現(xiàn)實(shí)意義。

1 5G通信技術(shù)概述

5G通信技術(shù)是時(shí)代發(fā)展的必然結(jié)果，是為了滿足當(dāng)下民眾通信基本需求，立足于4G通信基礎(chǔ)之上所形成的一種新型通信技術(shù)。與當(dāng)下應(yīng)用的4G通信技術(shù)相比，5G通信系統(tǒng)對(duì)于信息的接受以及傳遞都要更加高效。具體可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行論述：一方面，在5G通信背景之下，因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)被進(jìn)一步創(chuàng)新，因此可以實(shí)現(xiàn)諸多用戶的統(tǒng)一協(xié)作，在協(xié)作的基礎(chǔ)之上可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)交互。另一方面，在大規(guī)模的頻譜資源應(yīng)用環(huán)境下，數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞與處理會(huì)更加高效、便捷。

2 5G通信中的射頻關(guān)鍵技術(shù)

2.1 大規(guī)模MIMO技術(shù)

對(duì)于MIMO技術(shù)的研究，可以簡單的將MIMO理解為一種數(shù)學(xué)模型，而此類數(shù)學(xué)模型在發(fā)揮作用時(shí)依賴于天線，因此可以進(jìn)一步提升信息傳遞效率。對(duì)于大規(guī)模MIMO技術(shù)而言，為了迎合5G通信系統(tǒng)建設(shè)，可以衍生出以下幾種技術(shù)：①大規(guī)模MIMO技術(shù)。簡單的來說就是應(yīng)用TDD系統(tǒng)或者是鏈路正交導(dǎo)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的計(jì)算以及上下行鏈路互易性。但是通過多次試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，此種方法存在一定的局限性，無法保證進(jìn)信息傳遞過程中的魯棒性。②天線技術(shù)。天線的配置方式主要有以下兩種類型：一種是集中式配置方法，簡單的來說就是將所有的天線，全部集中在一個(gè)基站當(dāng)中的配置形式。另一種是分布式配置方法，所謂的分布式配置方法其實(shí)就是將所應(yīng)用的天線，按照事先規(guī)定的連接方法，連接在多個(gè)不同節(jié)點(diǎn)之上。通過對(duì)以上兩種配置方法的具體應(yīng)用形式進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，二者共同點(diǎn)在于都是應(yīng)用諸多的天線實(shí)現(xiàn)對(duì)空間無線資源的挖掘，最終提升通信系統(tǒng)的傳遞效率以及質(zhì)量。

2.2 同頻全雙工技術(shù)

對(duì)于5G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，為了進(jìn)一步提升信息傳遞效率以及傳遞過程中的穩(wěn)定性，所以系統(tǒng)內(nèi)部需要融合更多的頻譜資源，并且對(duì)于應(yīng)用到的頻譜資源需要進(jìn)行全面分析，此種需求下，同頻全雙工技術(shù)被發(fā)明和應(yīng)用，作為一種資源挖掘手段，因?yàn)槠浔旧砭哂械母咝阅?，被更多人所了解和關(guān)注。對(duì)比現(xiàn)階段的4G通信系統(tǒng)，其對(duì)于頻譜資源的挖掘分析，主要應(yīng)用FDD以及TDD兩種技術(shù)，但是此兩種方法下的頻譜資源分析效率較低無法適應(yīng)5G通信系統(tǒng)的大規(guī)模資源分析，而同頻全雙工技術(shù)可以很好的解決FDD、TDD技術(shù)的不足。

但是就目前該類型技術(shù)在SG系統(tǒng)中的應(yīng)用情況而言，沒有完全發(fā)揮出技術(shù)應(yīng)用的積極作用，究其原因是由于系統(tǒng)內(nèi)部同頻段在進(jìn)行信息接收過程中會(huì)存在明顯干擾，而此類干擾將會(huì)直接影響同頻全雙工技術(shù)發(fā)揮作用。為了更好的解決上述問題，在同頻全雙工技術(shù)基礎(chǔ)之上又衍生出了兩種新型技術(shù)：

模擬域自干擾技術(shù)：該類型技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)在射頻電路內(nèi)部產(chǎn)生干擾抵消信號(hào)，但是干擾抵消信號(hào)并不能消除所有類型的干擾。因?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)內(nèi)部應(yīng)用了同頻全雙工技術(shù)，所以會(huì)出現(xiàn)收發(fā)機(jī)問題，此種背景下，系統(tǒng)內(nèi)部的自干擾信號(hào)強(qiáng)度將會(huì)進(jìn)一步提升，自干擾效果也就會(huì)越發(fā)明顯，模擬域技術(shù)仍然無法滿足應(yīng)用需求;

數(shù)字域自干擾消除技術(shù)：該類型技術(shù)是立足于ADC采集同頻全雙工收發(fā)機(jī)信號(hào)基礎(chǔ)之上，而衍生出的一種技術(shù)。發(fā)揮作用時(shí)，主要應(yīng)用排除法降低干擾。對(duì)于模擬域自干擾技術(shù)而言， 該類型技術(shù)的適用面將會(huì)更加廣泛，可以從多個(gè)層面降低信號(hào)干擾，同時(shí)技術(shù)的應(yīng)用也更加方便，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。但是此種技術(shù)應(yīng)用過程中也會(huì)受到發(fā)射通道等因素的影響，因此還需進(jìn)一步完善。

2.3 毫米波頻段移動(dòng)通信技術(shù)

5G通信技術(shù)與4G相比，最為明顯的差別就是其內(nèi)部的頻譜資源數(shù)量進(jìn)一步增加，尤其是一些傳輸速度快、容量的資源也會(huì)被融合到系統(tǒng)當(dāng)中。從4G通信角度來說，在諸多頻譜資源的應(yīng)用過程中，已經(jīng)出現(xiàn)了很多問題，例如信息通道堵塞等，而這些問題在資源應(yīng)用更加廣泛的SG通信系統(tǒng)中同樣會(huì)出現(xiàn)，這也是5G通信建立亟待解決的問題之一?；谝陨辖ㄔO(shè)需求，毫米波頻段技術(shù)被發(fā)明應(yīng)用，可以為5G通信提供更加穩(wěn)定的頻譜資源內(nèi)容。就現(xiàn)階段的發(fā)展情況而言，世界各個(gè)國家都在對(duì)該類型技術(shù)進(jìn)行研究，其中韓國的三星公司應(yīng)用此種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了兩千米距離下的1.056GBPA文件傳輸。

雖然技術(shù)發(fā)展較為迅速，但是仍然需要對(duì)以下幾個(gè)問題進(jìn)行合理考慮：①毫米波頻段移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用，傳統(tǒng)接頭方式已經(jīng)不能發(fā)揮更加重要的作用，需要實(shí)現(xiàn)天線一體化。②毫米波頻段前段所具有的無線網(wǎng)路系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，并且發(fā)射波長較小，所以應(yīng)該讓波頻段與系統(tǒng)內(nèi)部的中頻子系統(tǒng)進(jìn)行分離，才能保證技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量以及整個(gè)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

綜上所述，就目前的5G通信結(jié)果以及試驗(yàn)性應(yīng)用情況而言，保證5G通信系統(tǒng)正常發(fā)揮作用的便是射頻技術(shù)。從技術(shù)發(fā)展角度來說，該類型技術(shù)在2020年將會(huì)得到全面應(yīng)用。因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)當(dāng)下試驗(yàn)性應(yīng)用情況進(jìn)行合理分析，結(jié)合相關(guān)問題研發(fā)多種類型5G技術(shù)，以求為射頻技術(shù)的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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