解析5G無線通信網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)

盧遠(yuǎn)華

摘要：5G網(wǎng)絡(luò)作為先進(jìn)通信技術(shù)的代表，被視為無線通信前進(jìn)的主要方向。本文以此為背景，在簡(jiǎn)單分析對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)的必要性的基礎(chǔ)上，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)所表現(xiàn)出特點(diǎn)，提出了可用于物理層構(gòu)建的技術(shù)，例如MIMO。并對(duì)常見問題的解決對(duì)策進(jìn)行了歸納，希望能夠給人以啟發(fā)，使日后所開展工作擁有可供參考的資料。

關(guān)鍵詞：物理層;無線通信技術(shù);5G網(wǎng)絡(luò)

引言

5G無線通信，作為全新的無線通信手段之一，是無線通信領(lǐng)域的重要發(fā)展目標(biāo)和趨勢(shì)。實(shí)際上，在5G通信網(wǎng)絡(luò)中，其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部構(gòu)成是很復(fù)雜的，尤其是網(wǎng)絡(luò)物理層與多種5G關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)系較為密切。針對(duì)完善5G通信網(wǎng)絡(luò)，要想不斷提高無線網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)效性，必須要注重對(duì)物理層性能的改進(jìn)，確保整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效能的穩(wěn)步提升。

15G無線通信概述

1.1優(yōu)化體驗(yàn)

研究表明，無論是拓展容量，還是提高資源利用率，均會(huì)給5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化帶來積極影響，愈發(fā)順暢的體驗(yàn)，自然也會(huì)使日常工作及生活變得更加便利。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)可使信息傳輸質(zhì)效更加接近預(yù)期狀態(tài)，人們所享受服務(wù)及體驗(yàn)往往會(huì)因此而變得更為理想。

1.2提升資源利用率

5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信質(zhì)效有較為顯著的提升效果，對(duì)無線通信而言，決定通信質(zhì)效的因素，主要是對(duì)頻譜資源加以運(yùn)用的效率，5G網(wǎng)絡(luò)可使資源利用率被維持在較高水平，從而達(dá)到優(yōu)化通信質(zhì)量的目的，這與相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，存在較為緊密的聯(lián)系。

1.3使系統(tǒng)容量得到拓展

構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)可使系統(tǒng)容量、帶寬得到有效拓展。4G網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)容量、帶寬上，研究表明，5G網(wǎng)絡(luò)擁有更大的容量及更高的帶寬。在相關(guān)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的當(dāng)下，網(wǎng)絡(luò)資源呈井噴式增長(zhǎng)，這也給通信系統(tǒng)容量提出了更為嚴(yán)格的要求，構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)可使信息系統(tǒng)擁有符合信息數(shù)量的容量，無線通信行業(yè)自然會(huì)得到快速成長(zhǎng)。

25G無線通信網(wǎng)絡(luò)的重要性分析

2.1有利于提高頻譜資源利用效率

對(duì)以往無線通信網(wǎng)絡(luò)頻譜資源利用進(jìn)行分析，無線通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源具有集中性特點(diǎn)，一定程度上使無線通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息傳遞的速率造成影響，這已經(jīng)成為了信息傳遞質(zhì)量的重要影響因素，對(duì)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了一定的威脅。4G無線通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展過程中，技術(shù)人員為了將信息傳輸速率提升上來[1]，不斷增加頻譜資源的使用量。5G無線通信網(wǎng)絡(luò)，可以確保頻譜資源利用的科學(xué)性和合理性，大大提高信息傳輸速率。

2.2有利于提高用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)效果

現(xiàn)階段，用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的需求越來越高，在數(shù)據(jù)傳輸速率可以與用戶的業(yè)務(wù)需求相契合的情況下，人們會(huì)用戶體驗(yàn)也提出了較高要求。無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要想體現(xiàn)出安全性和穩(wěn)定性，讓用戶感受到網(wǎng)絡(luò)的魅力，這種無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的“佼佼者”。

3網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)分析

3.1MIMO

5G網(wǎng)絡(luò)物理層所依托核心技術(shù)為MIMO，另外，毫米波通信也發(fā)揮著重要作用，作為可對(duì)大規(guī)模加以呈現(xiàn)的技術(shù)，MI-MO常被用來對(duì)物理層的構(gòu)建提供支持，該技術(shù)強(qiáng)調(diào)以多天線為依托，對(duì)空分特點(diǎn)加以呈現(xiàn)，經(jīng)由頻譜相同的資源，為用戶提供所需服務(wù)。在對(duì)頻譜頻率進(jìn)行提升的前提下，增強(qiáng)傳輸過程的穩(wěn)定性與可靠性，空分又使高分辨率擁有了更為理想的空間自由度，發(fā)射功率自然會(huì)得到有效管控。該技術(shù)的價(jià)值，主要表現(xiàn)為對(duì)傳輸信號(hào)的速率進(jìn)行提升，使系統(tǒng)頻譜效率更加理想，在擴(kuò)大信號(hào)所覆蓋范圍的前提下，為傳輸質(zhì)量提供保證，還有使熱點(diǎn)高容量的情況得到解決，上述問題均與無線通信建設(shè)工作的開展，存在較為密切的聯(lián)系，這也是MIMO被頻繁用來對(duì)無線通信進(jìn)行建設(shè)的原因。5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)所提出要求，明顯較4G網(wǎng)絡(luò)更加嚴(yán)格，若對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行沿用，有效性往往無法得到保障，由此可見，通過改造基站的方式，使該技術(shù)擁有更加理想的頻譜效率與容量，具有重要意義。

3.2雙公開的技術(shù)分析

從實(shí)際角度來講，其雙公開技術(shù)主要就是確保信息可以滿足同時(shí)進(jìn)行傳輸以及同頻率的傳輸?shù)囊?。?dāng)前通信系統(tǒng)開展信息傳輸時(shí)，會(huì)因信號(hào)干擾等因素影響難以提升整體質(zhì)量，而將全公開技術(shù)運(yùn)用到其中，可以有效地增強(qiáng)整體的頻率利用率，滿足多頻率信息的傳輸需求，可以有效解決通信系統(tǒng)中存在難以同頻率以及雙向傳輸?shù)囊?。而這一點(diǎn)也是雙公開技術(shù)受人們關(guān)注的主要因此。5G通信系統(tǒng)中有效地運(yùn)用雙公開技術(shù)，可以借助無線頻譜的資源來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的要求，針對(duì)實(shí)際運(yùn)行中，能夠?qū)崿F(xiàn)抵消干擾的信號(hào)模擬端，并杜絕已知干擾端信號(hào)帶來的影響，進(jìn)而確保傳輸運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3綠色通信技術(shù)的有效運(yùn)用

針對(duì)該技術(shù)是以降低在信息傳輸時(shí)能量的消耗。針對(duì)當(dāng)前技術(shù)水平進(jìn)行分析，該技術(shù)是對(duì)無線通信行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。在當(dāng)前的無線通信領(lǐng)域中，其消耗能源的總數(shù)只是總能耗3%左右，而該數(shù)值也已每年上升15%-20%的速度而在不斷的增長(zhǎng)。而對(duì)于當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)通信形式的普及，為通信技術(shù)帶來較大能耗，而如果5G的進(jìn)一步普及，那么將會(huì)使其受到一定的考驗(yàn)。所以應(yīng)注重綠色通信技術(shù)的研究，堅(jiān)持以增強(qiáng)能源利用效率為目標(biāo)，可是卻會(huì)降低通信系統(tǒng)的實(shí)際頻譜效率，因此必須要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)兩者進(jìn)行權(quán)衡和優(yōu)化，以此能夠?yàn)?G技術(shù)的普及提供保障。

3.4毫米波通信

無線通信對(duì)頻譜資源的依賴性較強(qiáng)，可以說，頻譜資源能否得到有效利用，對(duì)無線通信所表現(xiàn)出運(yùn)行速率起決定作用?，F(xiàn)階段，對(duì)無線通信加以運(yùn)用所表現(xiàn)出特點(diǎn)，主要是頻譜資源集中，這也是導(dǎo)致缺陷、漏洞存在的主要原因，通信質(zhì)量自然會(huì)受到影響。由此可見，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)將資源利用率維持在較高水平，確保資源短缺等問題均可得到有效解決。以上便是毫米波通信被提出的背景，該技術(shù)強(qiáng)調(diào)以毫米波為基礎(chǔ)，通過充分利用頻段的方式，對(duì)波束天線進(jìn)行生成，以此來達(dá)到對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行增加的效果。

3.5路徑損耗

無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性及發(fā)射功率，決定其較易給所發(fā)射信號(hào)造成影響，且能耗問題始終存在。由路徑損耗所表現(xiàn)出特點(diǎn)可知，頻率是決定能耗的主要因素，大量頻譜資源被引入，導(dǎo)致空間能耗不斷增加，要想使其得到解決，最關(guān)鍵的一點(diǎn)便是擴(kuò)大天線發(fā)射規(guī)模，確保能量的有效集中。一方面，雨衰是較為常見的問題。雨水給無線通信所表現(xiàn)出穩(wěn)定性的影響較大，這是因?yàn)榘l(fā)射波長(zhǎng)和雨滴大小相同，散射概率隨之增加，對(duì)其進(jìn)行研究自然很有必要。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于無線通信技術(shù)的推廣，能夠有效地改善人們的生活方式，而且也能為人們生活以及工作等帶來極大的便利。而5G時(shí)代的到來，能夠?yàn)楦黝I(lǐng)域發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而且也能為生活帶來全面的改變。針對(duì)5G重要技術(shù)進(jìn)行全面分析，了解到毫米波技術(shù)以及大規(guī)模MIMO技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中重要環(huán)節(jié)，當(dāng)前我國(guó)華為公司已經(jīng)通過和多個(gè)國(guó)家和地區(qū)間的合作，為5G通信技術(shù)的研究帶來有利條件，相信在不久的未來5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面推廣，并為社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。

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