5G網絡無線通信資源分配

文/鞠鑫哲

在無線通信技術快速發展下，人們對無線傳輸速度的要求逐漸提升，當前的4G已經全面覆蓋，5G也實現了小范圍的覆蓋。5G技術是在4G基礎上發展延伸的，其是一種高速率無線通信技術。5G網絡是移動通信發展的新階段，在5G網絡技術中，最為珍貴的是無線通信資源，對無線通信資源進行分配是5G技術發展中的一項關鍵技術，在分配過程中需要考慮的因素比較多，并且有一定難度。因此，對5G網絡無線通信資源分配進行分析有一定現實意義。

1 5G網絡無線通信特點

5G網絡無線通信的最大特點就是高速穩定，這一點和傳統技術相比有著明顯的優勢。經過對5G網絡無線通信技術的使用，可以加強室內信號覆蓋，不但可以突破物理層面上的限制，并還可以加強數據編碼處理能力，使用覆蓋模型自動選用最快的傳輸信道，以此來提升網絡傳輸速度。5G無線通信技術在傳輸中，經過系統自主選擇的信道來傳輸數據，可以有效提升網絡傳輸效率，以免有網絡擁堵的問題出現。因為5G無線通信技術數據收集與分析是一起的，因此節省了數據分析時間，并且系統還可以依據不同用戶身份做相應調整，建設無縫連接平臺，以此來避免諧波干擾現象，提升傳輸速度。還有就是頻譜利用率高的特點，在移動通信技術使用中，頻譜資源有高低之分。4G通信中，頻譜利用率有一定提升，但是和5G通信相較，其應用效果還是不太強。在5G通信技術中，高頻譜利用率會得到很大的提升，5G時代中網絡技術能夠突破無線高頻段穿透能力的限制，使其不會成為高頻段資源利用的局限性條件，這樣頻譜利用率才會提升。此外，5G無線通信還有擴展性特點，5G并沒有脫離于3G、4G，其是將這些通信技術的優勢有效的結合在一起，能夠為用戶提供更加豐富的使用體驗與服務。依據相關的數據顯示，5G通信技術覆蓋范圍是4G的十倍以上，其有著很優質的信號，可以讓不同地區，不同使用人群的通信更加方便快捷。

2 5G網絡無線通信資源分配原則

2.1 保障用戶服務質量

在進行5G網絡無線通信資源的分配時，首先需要遵循的就是為用戶提供優良的服務。和傳統的通信系統相較，在5G無線通信系統之中，數據多媒體業務素占據的比例很大，各種各樣業務Qos的含義也逐漸廣泛，內容更多，所以模型也更加復雜，進而為服務質量的保障形成了一定的影響。此外，用戶服務質量保障和通信系統使用的無線資源管理方式有很大關系，用戶比特級和數據包級的服務質量，要設計有效的無線資源調度與功率配置方式，功率分配方式能夠保障用戶的相關要求。無線資源調度策略經過調整各個用戶傳輸的時序，以此滿足對吞吐率、丟包率和延時等相關方面的要求。

2.2 公平性原則

在對無線資源進行分配時，公平性是需要考慮的一個重點。因為無線網絡資源是有限的，要滿足所有用戶的需求基本是不可能的。在這種情況下就需要合理劃分網絡資源，把網絡資源公平地配置給網絡用戶。但是一味地遵循公平性原則會降低無線網絡資源利用率，由于在無線網絡中用戶信道狀態不管是在時間頻率，或是空間上都有很大差距。若是信道狀態好的情況下用戶沒有獲取充分的無線資源來傳輸數據，用戶狀態差的用戶獲得過多無線資源卻無法有效利用，這都會導致浪費。所以需要兼顧公平性和效率，這是研究無線資源分配問題中的一個核心內容。在實際工作中，比較常用的公平性準則是最大-最小公平、比例和時間這三個方面的公平。

最大-最小公平準則，具體是指對于用戶集合S的可行資源配置結果，所有可行資源配置方式中，找出讓性能最差用戶實現最高的傳輸速度的方案。因為系統中的一個用戶性能提升，必定會讓另外一個用戶性能降低，這種方案比較偏信道條件差的用戶，所以會限制系統性能。而時間公平，具體是指發掘時間分集存在的潛在增益，時間平均公平準則保障用戶能獲得一樣時間平均性能。此準則需要考慮到用戶在延時方面的容忍性。

3 5G網絡無線通信資源分配方式

為了可以更好的配置5G無線通信頻資源，并且也為了充分使用好當前的頻率資源，發揮現有頻率資源的作用。5G通信技術中，吞吐量、數據傳輸速率和服務質量是比較重要的三個指標。在信息時代中，手機的使用已經比較普遍，所以人們對通信速度有了更高的要求，移動通信也在向著高數據速率與高容量的方向發展。正是因為這樣，移動通信技術也從原始的模擬通信發展到當前的第五代通信技術。在進行5G網絡無線通信資源分配時，需要在以下幾方面進行資源的分配。

3.1 低頻譜資源分配

因為性能各方面的原因，5G無線通信能夠支持很大范圍內的應用場景需要，因為對性能和底層頻譜需求有一定的差異，所以依據具體應用和業務種類來選用相應的物理工作頻段就十分關鍵。例如低頻段利用6GHz以下低頻段良好的信道傳播特點，以此來滿足一些應用場景度遠距離傳輸的穩定需求。

因為移動網絡運營商會把長期演進和后續演進系統轉移到5G網絡中，在6GHz頻段的可用物理頻段資源就十分關鍵。在LTE逐漸發展的過程中，可以使用比如高階射頻調制和三載波聚合等技術來延伸LTE傳輸帶寬的能力，這些新的LTE特點可以在不需要對無線頻譜資源配置規則修改的基礎上，在低于6GHz的物理頻段中實現。所以，行業可以在低頻段中進行分布4G網絡后續演進系統，并且逐漸開始部署5G無線通信資源。因為原來的無線資源是專門指定與分配的，并且屬于授權型頻段中，就能夠充分使用已有的技術和優勢。但是為了讓移動無線接入網絡各種新技術和當前已經配置的授權型頻段用更加兼容的方式進行商用部署，需要為其配置充足的并且先進的無線資源，以此來滿足移動網絡中數據流量和視頻流量增長的需要。總之，在短時間內，處于6GHz之下的物理頻段中無線頻譜資源可以被使用在擴充現有移動網絡中。其中需要注意的是，ITU-R M.2290在研究成功報告中現實，預計到2020年，全球移動通信需要的無線頻譜資源總量大概在1340到1960MHz之間。所以，為了解決移動接入網短期需求不足的問題，對新增加的頻譜資源授權分配有很大的意義。

3.2 高頻譜資源分配

因為6GHz以上的高頻段信號指向性比較強，并且有著極高的流量密度，可以滿足其他一些種類的應用對短距離傳輸數據吞吐量的要求。為了獲取更多其他的物理帶寬資源，把移動寬帶接入服務的頻譜資源延伸到6GHz以上的物理頻段意義重大。其中還要為每個移動網絡運營商配置數百MHz可用物理帶寬，需要每個物理頻段共享和接入使用。針對超出6GHz的物理頻段而言，因為波長比較小，在上面的移動寬帶接入網覆蓋半徑會縮短，發射天線和接收天線之間路徑傳播耗損會和頻率數值平方為正比關系。此外，在頻率數據值增大下，無線電波穿透耗損和散射耗損等都會增大，這些耗損會經過增大天線在發射端與接收端的增益中獲得補償，因此在6到30GHz之間頻段需要重點考慮。在非視距傳輸環境之中，和高頻段相比，低頻段能夠提供更加一致的網絡覆蓋能力，進而對一些類型的應用而言有很大的重要性。而在相同的非視距傳輸環境之中，高頻段移動寬帶接入系統要依靠電波反射效應。但是，依據當前60GHz段技術的研究，ITU-R已經制定了有效成本解決方案，以此來解決目前高物理頻段形成的問題。因為有著潛在的連續可用物理頻段，30GHz以上的物理頻段也會使用在對數據流量需求比較高的應用場景中，例如4K、8K高清視頻通信需要的數據傳輸中。并且還可以使用在人與人之間進行高寬帶的虛擬交互模式的通信中。總之，依據不同物理特征，要考慮到怎樣有效使用6到100GHz頻段來支撐5G通信中的各種應用場景。

我國現在已經開始了5G頻譜需要的預測和候選頻段選取等相關的工作，爭取形成5G統一頻段是我國5G通信技術的發展趨勢和指導方針。此外，在無線通信系統之中，數據流量也逐漸擴大。人們對流量需要越加增大，同時當前可用的無線資源頻譜卻十分匱乏，遠遠無法滿足通信技術的需求，這樣就讓無線資源和需求無法匹配。對5G技術而言，人們不但要求有更多的頻率資源可以使用，同時還需要在能源上保持一定的綠色和環保性。

4 結束語

無線通信資源的分配是5G技術發展中的一項關鍵任務和工作，在5G無線通信資源分配中，要盡量保障服務質量，同時還需保障一定的公平性。在進行無線資源的分配時，要結合應用場景的實際需求，做好高頻譜和低頻譜的資源分配工作。經過這些方式的實施，對5G無線通信資源進行合理分配，為人們提供更高質量的網絡服務。