無線傳輸技術在5G中的應用

李榮華

廣東南方通信建設有限公司 廣東廣州 510000

1 5G移動通信的現狀

目前，5G移動通信多部署于城市人口密集場所，比如商業超市、體育廣場、地鐵交通、高層住宅和密集社區等，這些區域承載的業務多、用戶多，也是各個運營商的經濟利潤區和重點建設區，5G移動網絡建設采取的方式可以為宏站或直放站。一些運營商在4G移動通信信號的基礎上，利用小型基站完成對5G移動基站的部署和通信，直放站可以部署于商業超市、體育會館等；一些運營商采用宏站，構建一個大型的基站，部署于鐵塔、樓頂，實現對5G信號的發射和接收。5G移動網絡承載的業務軟件也大大增多，不僅可以實現傳統移動應用，同時還可以支持VR、GPS定位功能，這些應用需要依賴高速的數據傳輸通道，以便能夠提高應用的實時性，5G網絡也引入了許多先進的技術，比如SON技術、D2D技術、異構超密集部署分析技術和SDN技術[1]。

2 無線傳輸技術

2.1 大規模MINO技術

MIMO（Multiple-InputMultiple-Out-put）技術使用多個發射和接收天線，完成信號端與端之間發送和接收，實現空間復用。MIMO技術相較于普通的SISO技術占用的頻帶資源和天線的發射功率并沒有增加，但成倍的增加了信道容量。信息論表明頻譜效率和可靠性與天線的數量成正比。特別是當發射和接收天線的數量都很龐大時，MIMO信道容量與收發天線中的最小值近似呈線性關系。2010年貝爾實驗室提出大規模MIMO（MassiveMIMO）概念，為基站配置多于現有系統天線1～2個數量級的天線，在同一視頻資源上為若干用戶提供服務。大規模MIMO技術的優點如下：大規模MIMO系統較傳統MIMO系統相比，能夠在不增加基站密度和帶寬的情況下大幅度提高頻譜效率，深度挖掘空間資源。使用波束賦形技術，將波束集中在一小塊區域內，從而將干擾大幅降低。系統并行傳輸數據流，能夠顯著降低信號的衰減，降低誤碼率。

2.2 信道建立模型

信道建立模型其主要針對的是周圍環境狀況的概述，它是一種抽象的，它可以利用大量的數據來反映出周圍環境的特點，根據其環境特點，設計相應的模型，保證運輸過程順利進行。在5G技術發展迅速的背景下，信道建模逐漸凸顯其在傳輸應用方面的優勢，即它在傳輸空間上具有連續性以及在空間方位上具有很好的可移動性。同時，其模型所處的環境是隨機的，不是固定的，這使得在空間運輸上多個線路可能會交錯，其周圍的環境會發生融合，這是我們所不希望看到的，這一問題正是當下我們要研究以及要解決的。如果想要擴大網絡容量以及頻率的較高利用率，多天線技術將是5G技術全面開展的主要技術，相應的信道模型也呈現出新的特點。高頻段和未來短程無線通信系統的信道特性需要支持超大數據速率，因此對于沒有使用毫米波頻譜的技術進行開發，可能會有較好的發展方向。毫米波信道建模具有損耗高、散射大、對動態環境敏感等特點，國內外的學術人員對這一問題進行了多方面討論，最后決定應用建立模型來展開研究。隨著研究的深入，相應的信道模型也呈現出不同的特點，因此需要對相應的新技術進行深入的測量和建模[2]。

2.3 信道編碼

極化碼的發現，使二進制在輸入過程中，運輸的容量達到最大，同時還可以使編碼的運行簡單化，這一重要發現有效的幫助了5G技術更好的運行開展以及更加明確了全雙工技術的研究方向。很早之前，極性碼就已經在中國進行了第一階段的現場測試。測試結果表明，通過采用偏振編碼和動態選擇譯碼算法，在短分組和長分組兩種情況下都獲得了穩定的性能增益，改善了頻譜特性。實驗結果證明，短分組和長分組的性能的提高，有助于達到高速運輸、短時間運輸等方面的需求。

2.5 5G大規模天線系統

5G大規模天線系統，是在基站所覆蓋的區域內配置多個天線，與4G系統的4根或者8根天線數增加一個以上的量級[3]。為滿足居民需求，將這些天線分散在各個小區內部，或是通過大規模的陣列方式對其進行集中性的放置，這將其統稱大規模的MIMO技術，如圖1所示為大規模的協助式無線通信環境，其能夠通過深入挖掘采用無線空間的維度資源，將未來移動通信網絡中存在功率效率與頻率效率的問題。由圖1對大規模評估系統的研究表明隨著天線個數的不斷增多，甚至逐漸趨向無窮大，或是多用戶信道逐漸趨向正交，在此情況下，針對互補相關的小區，或是受到Gauss噪音干擾的區域逐漸消失，但其可以隨意的降低用戶的發送功率。與此同時，針對單個用戶來說，其信息容量僅局限于其他小區內對采用相同的序列用戶的干擾。

圖1 大規模的協助式無線通信環境

3 結語

隨著物聯網及移動通信的發展，用戶對網絡體驗的要求提升，4G移動通信技術已無法支持未來更多用戶及連接設備的需求。信息傳輸速度更快、傳輸模式更優的5G網絡技術得到廣泛關注。5G技術能夠實現超高頻段下的每秒Gb級以上的數據傳輸，在保證更高的數據傳輸速度的同時解決了目前移動通信波段資源面臨枯竭的問題。綜上所述，以上內容就是對無線傳輸技術在5G中的應用的論述。