探究5G 通信大規(guī)模天線無(wú)線傳輸技術(shù)

李丹

（黑龍江農(nóng)墾墾通信息通信有限公司，黑龍江 哈爾濱150080）

隨著通信事業(yè)蒸蒸日上，5G 網(wǎng)絡(luò)通信相繼問(wèn)世。和原來(lái)的4G 相比，5G 通信為了更好的發(fā)展，需要不斷提升通信傳輸質(zhì)量、效率與安全，另外，還應(yīng)不斷提升頻譜效率，降低原有的能量消耗，從而讓移動(dòng)通信更加高效、安全。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，一定要擴(kuò)大對(duì)大規(guī)模天線無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用。

1 5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模天線的應(yīng)用

第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)，相比于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)，就技術(shù)方面而言，其空間容量、網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、頻譜速率、連接速度等方面都得到了較大的提升，從目前5G 發(fā)展來(lái)看，其峰值速率已經(jīng)接近10G，這一數(shù)據(jù)超過(guò)4G 的10 倍，隨著5G 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展、大數(shù)據(jù)的合理化應(yīng)用，將會(huì)全面推動(dòng)通訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而為社會(huì)發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。

Massive MIMO 作為一種新的波束賦形技術(shù)，基站端口包含多個(gè)天線，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同天線發(fā)射位置的自動(dòng)調(diào)控，便于在手機(jī)接收位置產(chǎn)生疊加的電磁波，最終不斷提升信號(hào)接收強(qiáng)度。5G 大規(guī)模天線技術(shù)利用自身的優(yōu)勢(shì)，對(duì)4G 通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了更新，使網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳輸技術(shù)得到了優(yōu)化，提高了原有的網(wǎng)絡(luò)通信效率、網(wǎng)絡(luò)頻譜級(jí)別，逐漸朝著綠色網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)方向前進(jìn)。借助大規(guī)模天線技術(shù)與有限的空間資源，使得原有的頻譜效率得到了進(jìn)一步提升。在5G 通信時(shí)代發(fā)展的當(dāng)下，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與空間域拓展方面的要求越來(lái)越高。因此，有必要對(duì)大規(guī)模天線技術(shù)展開(kāi)詳細(xì)探究。

2 大規(guī)模天線系統(tǒng)獲取信道信息

在大規(guī)模天線基站中，隨著用戶與天線數(shù)量的增加，信息獲取變得越來(lái)越難。在信息獲取期間，導(dǎo)頻開(kāi)銷控制十分重要。若高頻開(kāi)銷比用戶數(shù)多，就會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的信息獲取產(chǎn)（轉(zhuǎn)下頁(yè)）生影響，因此人們應(yīng)合理應(yīng)用導(dǎo)頻資源，通過(guò)不斷降低導(dǎo)頻開(kāi)銷來(lái)獲得更加精準(zhǔn)的信息。另外，雙工系統(tǒng)中，空中信道足以符合使用需求，但由于系統(tǒng)還會(huì)受到其他因素的影響，因此有必要對(duì)其進(jìn)行合理化校準(zhǔn)，具體而言互異性校準(zhǔn)主要為：第一，硬件電路校準(zhǔn)。在此校準(zhǔn)階段應(yīng)該和天線系統(tǒng)中的發(fā)送與接收電路連接起來(lái)，然后構(gòu)成回路，并進(jìn)行校準(zhǔn)。第二，空間信號(hào)校準(zhǔn)。在此期間只需要接受校準(zhǔn)信號(hào)，然后計(jì)算相應(yīng)的校準(zhǔn)系數(shù)即可。利用上述兩種方法進(jìn)行信號(hào)校準(zhǔn)，有助于獲取相關(guān)信息。

3 大規(guī)模天線系統(tǒng)資源劃分

大規(guī)模天線系統(tǒng)中，為了提升對(duì)資源的利用效率，需要合理優(yōu)化系統(tǒng)資源，這對(duì)無(wú)線資源管理也提出了新的要求。為了全面發(fā)揮系統(tǒng)效用，應(yīng)該在方案設(shè)計(jì)中對(duì)資源進(jìn)行合理分配。下面文章將對(duì)這一系統(tǒng)中的MIMO 技術(shù)資源分配展開(kāi)詳細(xì)分析。

MIMO 相對(duì)復(fù)雜，使用統(tǒng)計(jì)空分復(fù)用法可以改變這一現(xiàn)狀，但是在具體應(yīng)用期間常會(huì)受到用戶分簇方面的干擾。將最大化與容量作為主要目標(biāo)，利用統(tǒng)計(jì)信道信息，與貪婪算法進(jìn)行用戶分簇，可以將原來(lái)相似的信道用戶集中分配到同一個(gè)簇中。分簇法在實(shí)際使用期間受到自身特性的影響，其會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生一定影響，最終對(duì)傳輸性能產(chǎn)生影響。因此，應(yīng)將弦距離當(dāng)做分簇度量，同時(shí)給出最佳的算法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的合理劃分。

在對(duì)無(wú)線系統(tǒng)中的資源進(jìn)行合理分配期間，人們通過(guò)對(duì)其進(jìn)行深入研究，找到了其中的研究熱點(diǎn)，近年來(lái)雖然獲得了一定成就，但就降低復(fù)雜度而言，仍存在許多問(wèn)題值得人們?cè)敿?xì)研究。

4 大規(guī)模天線無(wú)線傳輸

5G 通信系統(tǒng)中頻譜效率十分重要，其源自于基礎(chǔ)5G 中的基礎(chǔ)頻率，再者，其對(duì)5G 通信系統(tǒng)穩(wěn)定傳遞信息也有重要作用。頻譜效率較低時(shí)，5G 系統(tǒng)頻率波動(dòng)較大，進(jìn)而會(huì)影響5G 網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)接收，因此使得5G 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較差。5G 網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)相比更加安全、穩(wěn)定、高效，所以5G 通信信號(hào)應(yīng)保持穩(wěn)定，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要其不斷提升頻譜效率質(zhì)量。分析評(píng)估5G 通信系統(tǒng)性能的信道容量分析，主要是以MIMO 多天線技術(shù)為基礎(chǔ)，且常用在大規(guī)模天線無(wú)線系統(tǒng)中。但是，因?yàn)檫@一系統(tǒng)自身較為復(fù)雜，因此信道容量分析起來(lái)更加困難，這也使得5G通信頻譜效率質(zhì)量越來(lái)越難以控制。（1）受到大規(guī)模天線系統(tǒng)自身的影響，其中的天線數(shù)量較多，這就在無(wú)形中增加了獲取新信息的難度。所以，只有通過(guò)信道估計(jì)來(lái)完成，另外，還要充分融入路徑、天線損耗等因素，使用MIMO 頻譜效率來(lái)對(duì)基站中的天線與接收機(jī)數(shù)量關(guān)系進(jìn)行分析。（2）大規(guī)模天線系統(tǒng)的存在會(huì)影響蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的容量較小，但在評(píng)估具體容量期間，還應(yīng)結(jié)合大規(guī)模天線系統(tǒng)中的用戶與基站節(jié)點(diǎn)分布，從而為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)一定幫助。所以，就理論上分析看，信道容量分析在大規(guī)模天線無(wú)線傳輸中十分重要。唯有確保信道容量分析的科學(xué)合理，才能保證無(wú)線通信系統(tǒng)處在良好的狀態(tài)下，最終為5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸提供充分保障，從而為人們提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。

5 5G 通信大規(guī)模天線無(wú)線傳輸技術(shù)

在5G 通信大規(guī)模天線無(wú)線傳輸中，獲取新到信息十分關(guān)鍵，因此一定要確保信道估計(jì)技術(shù)被合理化應(yīng)用。再者，導(dǎo)頻污染也會(huì)影響信道估計(jì)精準(zhǔn)性，所以導(dǎo)頻設(shè)計(jì)是保證信道估計(jì)精準(zhǔn)，頻譜效率平穩(wěn)，促使信道穩(wěn)定傳輸?shù)挠忠恢匾夹g(shù)。

5.1 利用導(dǎo)頻技術(shù)提升信號(hào)穩(wěn)定性

影響無(wú)線通信系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要技術(shù)為移動(dòng)通信技術(shù)中的參考信號(hào)設(shè)計(jì)，即人們常說(shuō)的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)技術(shù)。從目前這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況看，并對(duì)原有的4G 技術(shù)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，參考信號(hào)主要有兩部分組成，即獲取數(shù)據(jù)與調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)兩方面的參考信號(hào)，二者作用各不相同。其中獲取數(shù)據(jù)參考信號(hào)主要作用為測(cè)試信號(hào)質(zhì)量與獲得信道信號(hào)，而調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)作用主要是利用預(yù)編碼進(jìn)行導(dǎo)頻。在調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的幫助下，導(dǎo)頻設(shè)計(jì)技術(shù)相繼出現(xiàn)。在5G 移動(dòng)通信技術(shù)下，導(dǎo)頻技術(shù)也劃分為正交導(dǎo)頻與非正交導(dǎo)頻兩種，具體而言，正交導(dǎo)頻又可以劃分為正分、時(shí)分、碼分，將這些技術(shù)融入5G 移動(dòng)通信中，使得5G 移動(dòng)通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)更為明顯。在這些技術(shù)的融入下，5G 移動(dòng)通信技術(shù)不再容易受到外界信號(hào)的干擾，且能有效確保信號(hào)穩(wěn)定傳輸。但是這些技術(shù)的融入也存在一些缺點(diǎn)，即在這一方面的設(shè)計(jì)開(kāi)銷越來(lái)越大，不能有效的節(jié)約實(shí)際成本，特別是將其應(yīng)用到大規(guī)模天線無(wú)線傳輸中，需要增加的資本投入就更多。國(guó)內(nèi)5G 移動(dòng)通信技術(shù)，存在明顯的大規(guī)模天線無(wú)線特點(diǎn)，所以有必要對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行更新。由此，非正交導(dǎo)頻設(shè)計(jì)技術(shù)問(wèn)題，這一技術(shù)的出現(xiàn)，解決了原有的數(shù)據(jù)傳輸資源消耗問(wèn)題，改變了原有的導(dǎo)頻資源花銷現(xiàn)狀。

5.2 利用信道估計(jì)技術(shù)提升信號(hào)處理精度

將信道估計(jì)技術(shù)應(yīng)用于5G 移動(dòng)通信中，可以有效提升信號(hào)處理精度。隨著5G 移動(dòng)通信技術(shù)的到來(lái)，會(huì)帶來(lái)大量的數(shù)據(jù)難題，怎樣在龐大數(shù)據(jù)中解決數(shù)據(jù)計(jì)算精度問(wèn)題是當(dāng)前5G 移動(dòng)通信面臨的又一難題。由此，信道估計(jì)技術(shù)隨之到來(lái)。5G 移動(dòng)通信技術(shù)在解決計(jì)算精度問(wèn)題期間會(huì)受到來(lái)自導(dǎo)頻污染的影響，由此會(huì)產(chǎn)生一定的計(jì)算誤差，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定性。而信道估計(jì)技術(shù)的應(yīng)用則能有效解決這一問(wèn)題。在信道估計(jì)技術(shù)應(yīng)用期間，其可以與導(dǎo)頻相融，實(shí)現(xiàn)多徑分量提取，以此得到最佳的延遲功率分布，這一結(jié)果在數(shù)據(jù)傳輸期間，可以對(duì)其進(jìn)行全面護(hù)航，保證計(jì)算得到的數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定，并如其達(dá)到指定位置，解決導(dǎo)頻污染問(wèn)題。所以我們說(shuō)，在5G 大規(guī)模天線無(wú)線傳輸中，信道估計(jì)技術(shù)十分重要，相關(guān)人員應(yīng)充分掌握這一技術(shù)，將其合理化應(yīng)用到5G 通信系統(tǒng)中。

綜上所述，大規(guī)模天線系統(tǒng)作為5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)，為了確保5G 通信大規(guī)模天線系統(tǒng)的順利創(chuàng)建，有必要在其中應(yīng)用無(wú)線傳輸技術(shù)，以此保證系統(tǒng)有效平穩(wěn)。此外，信道估計(jì)技術(shù)與導(dǎo)頻設(shè)計(jì)技術(shù)作為重要的兩種技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)對(duì)5G 通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，為了讓5G 網(wǎng)絡(luò)更好的為用戶服務(wù)，有必要對(duì)上述兩種技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)研究。