基于跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制的5G通信信號(hào)帶寬傳輸方法

李寶銳，曹 軍

（中通服咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，其具備運(yùn)營(yíng)成本低、能源消耗量少、數(shù)據(jù)頻率高以及延遲時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，可在高容量系統(tǒng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模通信設(shè)備的實(shí)時(shí)性連接。在這種數(shù)據(jù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中，供應(yīng)商所覆蓋的服務(wù)區(qū)域被人工劃分成多個(gè)小型蜂窩狀地理區(qū)域，且用來(lái)表示圖像、聲音及文字等信息的模擬信號(hào)，可在同一時(shí)間內(nèi)得到通信主機(jī)的數(shù)字化處理，借助模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化成比特流輸出形式[1]。蜂窩中所有的無(wú)線(xiàn)設(shè)備都可在5G通信網(wǎng)絡(luò)的作用下與信號(hào)主機(jī)建立物理連接關(guān)系，并通過(guò)自動(dòng)收發(fā)器自由分配或共享公共通信頻道。由于存在未完全傳輸通信數(shù)據(jù)，5G通信網(wǎng)絡(luò)中時(shí)常出現(xiàn)信息的非占用狀態(tài)，導(dǎo)致通信信號(hào)帶寬串頻事件發(fā)生，基于此展開(kāi)研究。

1 跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制研究

跨層編碼描述的是一種跳躍式通信信號(hào)命名行為，可在已知傳輸原址、傳輸目的地、通信帶寬量以及信號(hào)頻度周期的情況下，對(duì)各類(lèi)通信信息進(jìn)行規(guī)劃與處理，再挑選其中符合通信網(wǎng)絡(luò)抓取需求的參量與其他客戶(hù)主機(jī)建立通信傳輸關(guān)系。通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境所涉及的信息覆蓋范圍越廣，跨層編碼機(jī)制對(duì)于通信信號(hào)的實(shí)際處理能力也就越強(qiáng)[2]。復(fù)用是一種特定的通信信號(hào)重復(fù)讀寫(xiě)方法，5G通信網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)客戶(hù)主機(jī)往往同時(shí)對(duì)應(yīng)多個(gè)待傳輸對(duì)象，且由于加性編碼原則的存在，一個(gè)通信信號(hào)很難在多個(gè)跨層信道中同時(shí)傳輸，因此復(fù)用機(jī)制就顯得極為必要。目前，5G通信網(wǎng)絡(luò)所涉及到的信號(hào)傳輸量十分龐大，且一個(gè)原始數(shù)據(jù)參量在相同傳輸時(shí)段內(nèi)需要多次被通信主機(jī)編碼與解碼處理，這也是跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制能夠得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

2 5G通信信號(hào)的帶寬傳輸方法

在跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制的作用下，按照相干帶寬量計(jì)算、相干時(shí)間量計(jì)算及通信信號(hào)傳輸特性建模的處理流程，實(shí)現(xiàn)5G通信信號(hào)帶寬傳輸方法的順利應(yīng)用。

2.1 相干帶寬量

相干帶寬量是指5G通信信號(hào)傳輸帶寬在單位時(shí)間內(nèi)的具體變化數(shù)值，受信道寬度和通信信號(hào)總量的直接影響。信道寬度也叫信道負(fù)載強(qiáng)度，是指5G信號(hào)傳輸通路所具有的相干性信息聚集能力。在一個(gè)非波動(dòng)的5G通信環(huán)境中，通信主機(jī)所發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)能夠直接傳輸至客戶(hù)主機(jī)，且發(fā)出信號(hào)的數(shù)量級(jí)水平越高，接收信號(hào)的完整度越高。通信信號(hào)總量是一項(xiàng)定義性指標(biāo)，不受除物理通信環(huán)境外其他干擾性條件的影響。若整個(gè)信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)始終保持為5G通信形式，且不存在明顯的數(shù)據(jù)干擾行為，則可認(rèn)為客戶(hù)主機(jī)所接收到的通信信號(hào)量即為5G通信主機(jī)輸出的通信信號(hào)量。設(shè)y代表5G通信網(wǎng)絡(luò)中的信道寬度值，P代表實(shí)際輸出的通信信號(hào)總量，聯(lián)立上述物理量，可將5G通信信號(hào)的相干帶寬量表示為：

式中，Emax代表峰值狀態(tài)下的5G信號(hào)輸出頻率值，ΔT代表5G通信信號(hào)的單位傳輸時(shí)長(zhǎng)，λ和φ分別代表兩個(gè)不同的信號(hào)帶寬傳輸條件。

2.2 相干時(shí)間量

相干時(shí)間量是5G通信主機(jī)在信號(hào)傳輸維度方面對(duì)數(shù)據(jù)信息所設(shè)置的屏障表述條件，受信號(hào)編碼權(quán)限和跨層通信權(quán)限的直接影響。在跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制的作用下，信號(hào)編碼權(quán)限屬于一項(xiàng)非占用形式的通信描述指標(biāo)，與5G通信主機(jī)匹配的數(shù)據(jù)編碼量越大，信號(hào)接收端最終獲取的通信數(shù)據(jù)量也就越多，反之則越少，因此其具備較強(qiáng)的傳輸變動(dòng)性[3]?？鐚油ㄐ艡?quán)限具備較強(qiáng)的應(yīng)用穩(wěn)定性，在整個(gè)5G通信信號(hào)覆蓋區(qū)間內(nèi)，該項(xiàng)物理量的實(shí)際數(shù)值水平始終不會(huì)發(fā)生改變，但隨著信號(hào)連接行為的改變，指標(biāo)參量的作用強(qiáng)度可能會(huì)出現(xiàn)非可逆變化。設(shè)f代表5G通信信號(hào)的編碼權(quán)限，d代表5G通信信號(hào)的跨層通信權(quán)限，聯(lián)立上述物理量，可將相干時(shí)間量計(jì)算結(jié)果表示為：

式中，代表5G通信信號(hào)在復(fù)用信道中的傳輸均值，μ代表信號(hào)提取系數(shù)，代表跨層傳輸環(huán)境下5G通信信號(hào)的實(shí)際編碼量。

2.3 通信信號(hào)的傳輸特性建模

通信信號(hào)傳輸特性建模是5G通信信號(hào)帶寬傳輸方法實(shí)現(xiàn)的最后一步。通常情況下，隨著跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制作用能力的加強(qiáng)，信道組織中會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的非占用數(shù)據(jù)信息，且這些信號(hào)參量無(wú)法在非編碼環(huán)境下從原通信位置傳輸至目標(biāo)通信位置。在通信信號(hào)傳輸特性得到統(tǒng)計(jì)性建模處理后，這些已累計(jì)的非占用數(shù)據(jù)信息可快速更改原有存在形式，并在相干帶寬量和相干時(shí)間量條件不發(fā)生改變的情況下，借助帶寬量已趨于穩(wěn)定的信道組織直接傳輸至目標(biāo)通信位置[4]。設(shè)ξ1和ξ2分別代表兩個(gè)不同的信號(hào)跨層編碼條件，聯(lián)立式（1）和式（2），可將基于跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制的通信信號(hào)傳輸特性建模條件定義為：

式中，η代表既定的5G通信信號(hào)跨層傳輸效率值，h1和h2代表兩個(gè)已定義且不相等的信號(hào)帶寬量。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析

為驗(yàn)證基于跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制5G通信信號(hào)帶寬傳輸方法的實(shí)際應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，令實(shí)驗(yàn)組通信主機(jī)搭載本次研究所設(shè)計(jì)的帶寬傳輸方法，對(duì)照組通信主機(jī)搭載離子控制型帶寬傳輸方法，截取同頻率且等長(zhǎng)的兩段5G通信信號(hào)作為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的監(jiān)測(cè)對(duì)象，在相同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下研究信號(hào)帶寬串頻事件的發(fā)生概率。已知單位時(shí)間內(nèi)通信主機(jī)所能傳輸?shù)?G信號(hào)量越大，信號(hào)帶寬串頻事件的實(shí)際發(fā)生幾率越小，反之則越大，具體實(shí)驗(yàn)對(duì)比情況如表1所示。

表1 5G信號(hào)傳輸量對(duì)比表

規(guī)定15 min為一個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)，分析表1可知實(shí)驗(yàn)組信號(hào)傳輸量在單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)均呈現(xiàn)不斷增大的趨勢(shì)且整體上升幅度相對(duì)較大，對(duì)照組信號(hào)傳輸量在單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)雖也保持不斷增大的趨勢(shì)，但整體上升幅度相對(duì)較小。從極值角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組最大值6.4 GB與對(duì)照組最大值1.4 GB相比，上升了5.0 GB。因此，基于跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制5G通信信號(hào)帶寬傳輸方法在解決信號(hào)帶寬串頻事件方面具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義[5]。

4 結(jié) 論

在跨層編碼加性復(fù)用機(jī)制的影響下，5G通信信號(hào)帶寬傳輸方法通過(guò)計(jì)算相干帶寬量與相干時(shí)間量，對(duì)通信信號(hào)傳輸特性進(jìn)行建模，能夠在增大5G信號(hào)傳輸量的同時(shí)解決原有的信號(hào)帶寬串頻問(wèn)題，滿(mǎn)足5G通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸需求。