無(wú)線傳輸技術(shù)在5G中的應(yīng)用

李榮華

廣東南方通信建設(shè)有限公司 廣東廣州 510000

1 5G移動(dòng)通信的現(xiàn)狀

目前，5G移動(dòng)通信多部署于城市人口密集場(chǎng)所，比如商業(yè)超市、體育廣場(chǎng)、地鐵交通、高層住宅和密集社區(qū)等，這些區(qū)域承載的業(yè)務(wù)多、用戶多，也是各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)區(qū)和重點(diǎn)建設(shè)區(qū)，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采取的方式可以為宏站或直放站。一些運(yùn)營(yíng)商在4G移動(dòng)通信信號(hào)的基礎(chǔ)上，利用小型基站完成對(duì)5G移動(dòng)基站的部署和通信，直放站可以部署于商業(yè)超市、體育會(huì)館等；一些運(yùn)營(yíng)商采用宏站，構(gòu)建一個(gè)大型的基站，部署于鐵塔、樓頂，實(shí)現(xiàn)對(duì)5G信號(hào)的發(fā)射和接收。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)軟件也大大增多，不僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)移動(dòng)應(yīng)用，同時(shí)還可以支持VR、GPS定位功能，這些應(yīng)用需要依賴高速的數(shù)據(jù)傳輸通道，以便能夠提高應(yīng)用的實(shí)時(shí)性，5G網(wǎng)絡(luò)也引入了許多先進(jìn)的技術(shù)，比如SON技術(shù)、D2D技術(shù)、異構(gòu)超密集部署分析技術(shù)和SDN技術(shù)[1]。

2 無(wú)線傳輸技術(shù)

2.1 大規(guī)模MINO技術(shù)

MIMO（Multiple-InputMultiple-Out-put）技術(shù)使用多個(gè)發(fā)射和接收天線，完成信號(hào)端與端之間發(fā)送和接收，實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用。MIMO技術(shù)相較于普通的SISO技術(shù)占用的頻帶資源和天線的發(fā)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(shù)量成正比。特別是當(dāng)發(fā)射和接收天線的數(shù)量都很龐大時(shí)，MIMO信道容量與收發(fā)天線中的最小值近似呈線性關(guān)系。2010年貝爾實(shí)驗(yàn)室提出大規(guī)模MIMO（MassiveMIMO）概念，為基站配置多于現(xiàn)有系統(tǒng)天線1～2個(gè)數(shù)量級(jí)的天線，在同一視頻資源上為若干用戶提供服務(wù)。大規(guī)模MIMO技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下：大規(guī)模MIMO系統(tǒng)較傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)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(shù)，將波束集中在一小塊區(qū)域內(nèi)，從而將干擾大幅降低。系統(tǒng)并行傳輸數(shù)據(jù)流，能夠顯著降低信號(hào)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(duì)的是周圍環(huán)境狀況的概述，它是一種抽象的，它可以利用大量的數(shù)據(jù)來(lái)反映出周圍環(huán)境的特點(diǎn)，根據(jù)其環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的模型，保證運(yùn)輸過(guò)程順利進(jìn)行。在5G技術(shù)發(fā)展迅速的背景下，信道建模逐漸凸顯其在傳輸應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，即它在傳輸空間上具有連續(xù)性以及在空間方位上具有很好的可移動(dòng)性。同時(shí)，其模型所處的環(huán)境是隨機(jī)的，不是固定的，這使得在空間運(yùn)輸上多個(gè)線路可能會(huì)交錯(cuò)，其周圍的環(huán)境會(huì)發(fā)生融合，這是我們所不希望看到的，這一問題正是當(dāng)下我們要研究以及要解決的。如果想要擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量以及頻率的較高利用率，多天線技術(shù)將是5G技術(shù)全面開展的主要技術(shù)，相應(yīng)的信道模型也呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。高頻段和未來(lái)短程無(wú)線通信系統(tǒng)的信道特性需要支持超大數(shù)據(jù)速率，因此對(duì)于沒有使用毫米波頻譜的技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，可能會(huì)有較好的發(fā)展方向。毫米波信道建模具有損耗高、散射大、對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境敏感等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)人員對(duì)這一問題進(jìn)行了多方面討論，最后決定應(yīng)用建立模型來(lái)展開研究。隨著研究的深入，相應(yīng)的信道模型也呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，因此需要對(duì)相應(yīng)的新技術(shù)進(jìn)行深入的測(cè)量和建模[2]。

2.3 信道編碼

極化碼的發(fā)現(xiàn)，使二進(jìn)制在輸入過(guò)程中，運(yùn)輸?shù)娜萘窟_(dá)到最大，同時(shí)還可以使編碼的運(yùn)行簡(jiǎn)單化，這一重要發(fā)現(xiàn)有效的幫助了5G技術(shù)更好的運(yùn)行開展以及更加明確了全雙工技術(shù)的研究方向。很早之前，極性碼就已經(jīng)在中國(guó)進(jìn)行了第一階段的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，通過(guò)采用偏振編碼和動(dòng)態(tài)選擇譯碼算法，在短分組和長(zhǎng)分組兩種情況下都獲得了穩(wěn)定的性能增益，改善了頻譜特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，短分組和長(zhǎng)分組的性能的提高，有助于達(dá)到高速運(yùn)輸、短時(shí)間運(yùn)輸?shù)确矫娴男枨蟆?/p>

2.5 5G大規(guī)模天線系統(tǒng)

5G大規(guī)模天線系統(tǒng)，是在基站所覆蓋的區(qū)域內(nèi)配置多個(gè)天線，與4G系統(tǒng)的4根或者8根天線數(shù)增加一個(gè)以上的量級(jí)[3]。為滿足居民需求，將這些天線分散在各個(gè)小區(qū)內(nèi)部，或是通過(guò)大規(guī)模的陣列方式對(duì)其進(jìn)行集中性的放置，這將其統(tǒng)稱大規(guī)模的MIMO技術(shù)，如圖1所示為大規(guī)模的協(xié)助式無(wú)線通信環(huán)境，其能夠通過(guò)深入挖掘采用無(wú)線空間的維度資源，將未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中存在功率效率與頻率效率的問題。由圖1對(duì)大規(guī)模評(píng)估系統(tǒng)的研究表明隨著天線個(gè)數(shù)的不斷增多，甚至逐漸趨向無(wú)窮大，或是多用戶信道逐漸趨向正交，在此情況下，針對(duì)互補(bǔ)相關(guān)的小區(qū)，或是受到Gauss噪音干擾的區(qū)域逐漸消失，但其可以隨意的降低用戶的發(fā)送功率。與此同時(shí)，針對(duì)單個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，其信息容量?jī)H局限于其他小區(qū)內(nèi)對(duì)采用相同的序列用戶的干擾。

圖1 大規(guī)模的協(xié)助式無(wú)線通信環(huán)境

3 結(jié)語(yǔ)

隨著物聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信的發(fā)展，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)的要求提升，4G移動(dòng)通信技術(shù)已無(wú)法支持未來(lái)更多用戶及連接設(shè)備的需求。信息傳輸速度更快、傳輸模式更優(yōu)的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛關(guān)注。5G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)超高頻段下的每秒Gb級(jí)以上的數(shù)據(jù)傳輸，在保證更高的數(shù)據(jù)傳輸速度的同時(shí)解決了目前移動(dòng)通信波段資源面臨枯竭的問題。綜上所述，以上內(nèi)容就是對(duì)無(wú)線傳輸技術(shù)在5G中的應(yīng)用的論述。