解析5G無線通信系統的關鍵技術

蔣斌

摘要：隨著信息科學水平的提高，社會進入5G時代，極大的滿足了通信行業的發展要求。基于此，為掌握5G無線通信系統技術要點，本文對該通信系統中的關鍵技術進行分析，同時探討5G無線通信系統技術的應用，以供相關人員參考。

關鍵詞：5G無線通信系統;大規模MIMO通信技術;毫米波

引言：科學技術的發展使得人們生活生產方式發生改變，其中，通信技術的升級極大的便利了人們生活。為進一步提升用戶體驗，滿足更多業務需求，應對5G無線通信系統關鍵技術進行解析，促進5G各項技術的成熟應用。

1.分析5G無線通信系統中的關鍵技術

1.1大規模MIMO通信技術

從當前5G無線通信系統發展現狀來看，該通信系統仍處于發展和應用初期，大規模MIMO通信技術作為一種新穎的網絡架構，一方面能夠提高頻譜效率，另一方面可以對相關硬件使用的復雜性有效降低。運作流程如圖1所示：

在5G無線通信系統推廣過程中，大規模MIMO通信技術發揮了不可替代的作用，相較于以往傳統的MIMO技術，大規模MIMO技術能夠以同時、同頻的方式滿足多個用戶通信業務的開展，同時，還能夠通過提高功率效率、網絡吞吐量的方式提升5G無線通信系統的通信可靠性。該技術主要利用多個發射和接收天線作為通信的發射端和接收端，所以能夠在不增加頻譜等資源的前提下，改善通信質量、擴大信道容量。另外，該技術能夠滿足大量數據流的交互，而且是在同一時頻的情況下，但由于其本身具有較為嚴重的自擾性，所以需要與預編碼技術結合應用，從而避免導頻污染等問題的發生。

1.2毫米波通信技術

在人們通信需求日益提高的當下，低頻帶無線通信系統逐漸無法滿足人們需求，相較于4G無線通信系統，5G無線通信系統具有極高的信息傳輸需求，通過使用毫米波高頻段通信技術，可以利用其豐富的頻譜資源滿足5G無線通信系統運行需求，因此，該技術是該通信系統的關鍵技術之一。由于毫米波波長適中，且波長與尺寸呈正相關，所以，相較于以往傳統微波器件尺寸，承載毫米波高頻段通信技術的元器件尺寸更小。在5G無線通信系統普及應用的背景下，其較小的占地空間為基站端的建設提供了便利，除此之外，通過毫米波高頻段通信技術還能夠為大規模MIMO系統的布設提供助力。具體而言，在開展大規模MIMO系統建設工作時，通過使用毫米波高頻段通信技術建設大規模天線列陣，之后利用編碼技術，能夠有效降低信息受外界磁場的具體干擾，從而提升通信接收和信號發送速度。另外，毫米波高頻段通信技術還能夠對信息進行檢測，改善以往人工檢測過程中出現的誤差，提升檢測準確性。而且，毫米波高頻段通信技術的使用還能夠以高效的狀態對通信工程問題進行分析與檢測，為相關工作提供了極大的便利，方便相關工作人員對5G無線通信系統問題的及時解決與補救。但是，值得注意的是，毫米波通信技術容易受到外界環境的影響，例如雨雪天氣等，且存在路徑耗損較大情況，因此，最好結合波束成型技術強化該技術可靠性，進一步提升5G無線通信系統的平穩運行。

1.3波束成形天線技術

在無線通信網絡發展以來，波束成形天線技術得到廣泛使用，例如軍用雷達相關信號的接收技術。對于無線通信網絡而言，受外界因素影響基本是無法避免的，因此，為提升5G無線通信系統運行的穩定可靠性，在對該系統進行建設以及推廣使用過程中，需要不斷增強其抗干擾能力。具體而言，其他通信技術難免受到信道質量或是傳輸距離等方面的限制，但波束成形技術能夠有效抵御外界因素影響，尤其是天線列陣大量配置方面，信號傳播方向較多，極易出現信號功率損失等情況，進而影響人們的通信使用。但在波束成形天線技術的加持下，能夠以加權合成處理的方式實現多個天線信號的同時傳輸，并保證信號傳播的準確性，增強其抗干擾能力[1]。

1.4異構無線通信網絡技術

在當前科學技術高度發展的時代背景下，技術間的相互結合是極為普遍的情況，其中，通信技術與計算機技術的相互整合，極大的滿足了無線通信網絡的運作需求。但是，對于5G無線通信系統而言，傳統接入點選擇機制會對信號接收效果造成影響，為此，為推動5G無線通信系統的普及應用、擴大5G無線通信系統覆蓋面積、提高網絡吞吐量，需要在異構網絡中引入多個接入節點。對于網絡覆蓋面積，主要使用拓展機制，以此為基礎選擇多個節點，一方面增強信號強度，另一方面更好的完成平衡任務和負載轉移等工作。而且，滿足5G無線通信系統極強的兼容性需求，提高通信設備利用率，便于不同類型網絡的順利集成，從而擴大5G無線通信系統應用范圍，降低成本的同時，提升經濟效益。

1.5D2D通信技術

在以往4G無線通信系統中，無論是系統的信道資源，還是終端設備的通信能力，都存在一定限制性，設備往往無法進行數據或語音通信，通信基礎是基站。但在5G無線通信系統中，用戶節點具有相互接收、相互轉發信號的功能，有限打破了以往傳統設備、系統之間有效通信的限制，擺脫了基站的束縛，實現了終端設備之間的有效通信，從整體角度提升了系統頻譜效率。但是，需要注意的是，在5G無線通信系統普及應用過程中，往往需要復用小區社會資源，在該情況下，可能會對下行鏈路的用戶造成干擾。因此，針對該現象，在5G無線通信系統推廣過程中應使用資源優化、干擾協調等方法降低D2D通信對用戶和基站造成的影響，提升5G無線通信系統的應用效果。

2.探討5G無線通信系統關鍵技術的應用場景

2.1醫療事業

在5G無線通信系統推廣建設過程中，5G通信技術早已應用于多個場景，其中，在醫療事業領域發揮極大作用，取得了良好的應用效果，尤其是遠程醫療。在5G遠程醫療模式中，醫生能夠遠程實時掌控患者病情，并進行圖片等治療資料的精準傳輸，使患者能夠打破時間和空間的限制，在最短時間內得到治療，避免最佳救治時機的錯過。另外，由于5G無線通信系統的兼容性和大容量，以5G技術為基礎的遠程醫療模式可以同時對多個用戶終端進行連接與交互，進一步為診斷、救治等工作的開展提供便利。

2.2智能家居

在社會經濟發展、人們生活質量不斷提高的當下，人們對家居也提出了更高需求，智能家居就是其中之一。智能家居以5G無線通信系統為基礎，用戶通過使用移動端即可控制家居，提升了人們的生活質量。在智能家居中，5G無線通信系統與物聯網技術相結合，實現了萬物互聯，提高了控制的精準性和有效性。除此之外，在自動駕駛方面，5G無線通信系統也得到了廣泛使用。例如，自動判斷障礙物、判斷紅綠燈等，極大的提高了汽車的反應速度，實現自動駕駛的同時保障駕駛安全，促進汽車行業的長遠發展[2]。

結論：綜上所述，作為最新無線通信技術，5G無線通信系統的關鍵技術已經發展至商用階段。但在其實際應用過程中仍存在亟需完善的地方，所以，應對技術要點和原理進行研究，實現對關鍵技術的完善，從而推動移動通信行業更好發展。

參考文獻：

[1] 張玉明. 5G無線通信關鍵技術及其發展現狀思路構建[J]. 中國新通信，2021，23（6）：34-35.

[2] 程寶林. 5G通信的主要特點和所需的主要技術分析[J]. 數字通信世界，2021（1）：112-113.