基于5G通信的大規模天線無線傳輸技術探討

（北京中網華通設計咨詢有限公司，銀川 750000）

5G移動通訊對網絡是最新一代蜂窩移動通信技術，是4G、3G和2G系統的延伸。5G網絡通信技術意在與4G相比，在更加節約成本，降低能源使用量同時，有效的提高系統容量與在大規模設備連接時的穩定性，更重要的是提高數據速率，以便5G網絡通信技術有效融合類型不同、階段不同的網絡。在4G技術已全面普及并且商業化階段，對下一代技術的研究已是當務之急，同時移動數據的需求爆炸式增長，現有移動通信系統難以滿足未來需求，急需研發新一代5G系統。

1 大規模天線對 5G 移動通信網絡的意義

大規模天線技術又稱Massive MIMO，大規模MIMO通信網絡是一種具有明顯增加頻譜效率且同時可以降低硬件實現復雜度的新穎網絡架構，提高了頻譜利用率、增強系統覆蓋性能、顯著降低單位比特能耗。大規模天線的形成就是MIMO系統中發射以及接收的天線端口數目大于百位數以上，它是從量變到質變的過程；大規模MIMO通信技術是通訊域從時域與頻域維度擴展到空間維度，大大擴大了通信域；5G 的大規模天線技術充分利用了空間資源，同時提高了頻譜效率；MIMO 技術可以提高頻譜效率，在不增加帶寬的情況下，成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率。它可以定義為發送端和接收端之間存在多個獨立信道提供分集增益、復用增益和功率增益。分集增益可以提高系統的兼容性，復用增益可以支持單用戶的空間復用和多用戶的空分復用，而功率增益可以通過波束成形提高系統的功率效率。

2 大規模天線的基本原理分析

5G大規模天線系統架構，包括密集輻射陣、功分網絡、耦合校準網絡、盲插型連接器和收發單元。密集輻射陣中設計有去耦裝置，密集輻射陣由若干雙極化輻射單元按照一定的橫向間距和縱向間距組陣。天線射頻通道（包括多個輻射單元組成的單元模塊）實現無線傳輸信號的收發；收發單元實現對射頻通道RF信號發射和接受；耦合校準網絡實現校準及評判電路；這樣，通過全方位的從發射信號到接收實現全方位的整合與校對，確保信道線路的暢通與有序運行。大規模天線無線傳輸原理就是無線信號的收發、到對應頻道的接收，再到信號源的處理、整合與監測。這個過程連續統一。但從天線陣發射的大部分能量集中在非常狹窄的區域，這意味著當您使用更多天線時，波束寬度會變窄，因此我們必須建立超出原本困難程度的復雜算法，來精確定位用戶的確切位置并指導光束給用戶高精度。

3 大規模天線系統的技術

3.1 大規模天線系統的信道信息獲取

5G通信系統的創新，必定會增加天線個數來達到快速傳播信號的目的，同時受眾人群也會大大增加，導頻的費用也會隨受眾人群的增加而大大增加成本。因此在保證信號傳遞速度與受眾人群范圍廣泛的同時，降低導頻成本費用成為一項亟待解決的難題；與此同時，在受眾人群范圍如此之廣的范圍下，我們需要將更多注意力放到提高信息精確度上，如何精確定位每一位用戶，因此我們需要在選擇信道時，進行實時預測，嚴格標準，對于信號的選擇也應當選擇高效易區分有鮮明特點的。

3.2 大規模天線系統的傳輸方法

將基站覆蓋區域用戶劃分為近區廣播用戶組、遠區廣播用戶組、近區單播用戶組、遠區單播用戶組，基站將單播用戶組信號疊加到廣播用戶組信號上，而廣播用戶組信號又包括近區廣播組信號和遠區廣播組信號，然后將信號傳送至用戶終端。此方法可以加大擴充可連接用戶數，極大地增加了系統的靈活性，提高了信道的利用率，也相應的提高了信號傳輸效率。

3.3 大規模天線系統的資源分配

向用戶設備發動包括多條參考信號配置信息和參考信號端口信息的參考信號資源配置信息，用于發送參考信息，同時用戶設備進行負反饋演進節點B，將反饋信息發送至演進節點B。此方法將大規模天線系統資源進行優化，使其系統功能發揮到最大化。

4 結束語

綜上所述，5G通信的大規模天線無線傳輸技術在帶給我們包括高清晰度、高頻率傳輸、高效率傳輸無限便利的同時，不可否認5G通信的大規模天線無線傳輸技術在一定方面也帶給我們一定限制，同時這一技術的革新與改進完善，也將是未來技術發展的重要組成部分。5G通信技術是時代的必然，我們期待技術上的創新帶給我們生活上質的飛躍。