基于5G通信技術背景的移動終端自適應模式研究

楊樹軍

摘? ?要：隨著現代經濟社會的發展與變革，人們生活方式發生著極大的改變，第5代移動通信系統也應運而生。其憑借低功耗、高速率、泛在網等優勢，被廣泛應在物聯網、無人駕駛、工業機器人等場景中，順勢成為現代通信技術的發展主流。文章對5G通信終端自適應模式進行了研究與探討，在通信終端應用場景中引入自適應調節模式，增強通信的可靠性、降低終端設備功耗與延時。

關鍵詞：5G;移動終端;自適應模式

隨著信息技術的發展，通信技術領域已經從傳統互聯網邁進了移動互聯網時代，伴隨著5G網絡鋪開，移動互聯網時代開始進入智能互聯網時代。傳統的通信主要基于人際之間的互通，5G通信方式發生很大改變，不再局限于人與人之間的聯系，使人機、機機之間的交互溝通成為現實。5G通信終端數量龐大，不再局限于手機，而是涉及無人駕駛、智能家電、公共設施等諸多應用場景中的智能節點產品。

5G通信技術將被廣泛應用在eMBB，mMTC，URLLC 3大場景，這些應用場景不僅對通信技術有更高的要求，同時也必然會給移動通信的終端設備帶來新的變革與挑戰。高速度、低功耗、低延時終端設備將是5G通信時代的主力軍。本文基于5G移動終端的低功耗、低延時提出一種自適應模式，并進行相關的探討與研究。

1? ? 5G體系架構

1.1? 5G通信的概念

5th Generation簡稱5G通信，即第五代移動通信技術，是繼4G通信以后，由國際電信聯盟組織制訂。與2G～4G通信標準不同，5G改變了傳統的以人對人為主的通信方式，在提升傳輸速率的同時，突破了以人為主的通信，將人機、機機之間的交互溝通變成了現實，同時，著眼于未來通信，在時延、吞吐量、連接數等諸多指標也有了較大的提高，給通信用戶帶來全新的體驗。

1.2? 5G架構

5G架構主要由5G基站、5G核心網、5G接入網組成，根據3GPP設定，將5G標準按照是否獨立組網分為兩類：非獨立組網和Standalone獨立組網。前者基于4G基站及其核心網組建，后者獨立組網，采用完全獨立的基站與核心網，由于獨立組網目前不太現實，需要很大的改造成本，所以，目前以非獨立組網為主要方向，最終過渡到獨立組網方式。依據現有標準，5G接入網主要包括gNB，ng-eNB兩個節點，前者為5G網絡用戶提供NR的用戶平面和控制平面協議和功能，后者為4G網絡用戶提供NR的用戶平面和控制平面協議和功能，但兩者接口均為Xn接口。

1.3? 5G移動終端特點

5G通信頻率采用大于24 GHz，屬于毫米波。因此，當移動通信終端接收5G毫米波信號時，接收端通過多天線陣元接收信號，為獲得理想信號，采用加權合成方式處理接收信號。但是這種技術是基于多元系統即MIMO，需要在移動終端和發射端采用固定算法、多路傳輸方式進行信號的處理。而5G通信必然需要高密度基站且單位面積上通道數量龐大，所以干預失真、功率損耗等是5G通信無法回避的問題，移動終端如何自適應跟蹤通信就顯得尤為重要。

2? ? 現代自適應通信技術

2.1? 自適應通信

自適應是指為適應工作環境的變化，而對系統進行參數和結構上的自行調整，不需要人為干預。自適應通信是在自適應理論基礎上發展而來，依據通信條件的變化，通過在線實時調整系統或設備自身參數的無線通信方式。主要有通信頻率動態自適應、自動通信設備終端功率自適應、通信時延自適應等。通過自適應通信技術，可改善短波、超短波通信的抗干擾性、有利于通信系統的穩定性和安全性。構建5G移動終端自適應系統，通過應用模式信息獲取模塊，有效選擇接入點，確定最優應用模式進行握手通信，建立自適應機制，協商確定最佳應用模式。避免針對特定的網絡應用模式，需要特定的通信終端匹配所帶來的弊端，使移動終端設備及時發現并選擇目標網絡，使資源分配更充分，接入成功率更高充分利用接入資源，減少移動終端設備額外的延時和能耗。

2.2? 5G移動終端自適應模式

5G基礎上建立的移動通信系統的終端，用戶容量大大增加，需要滿足更加多樣化的QoS范圍的業務，對于通信數據速率也有更高的要求，無線移動通信終端設備也必須具備與通信網絡自適應匹配的智能模式。

由于移動通信過程中，存在路徑損耗、陰影效應、多徑衰落以及終端設備位置移動等因素，終端設備在接受無線信號時，也會受到信道改變的影響而變化[2]。為了適應無線通信信道的改變，保證在信道惡化的情況下能夠有效地通信，需要移動終端設備能夠實時地根據信道狀態，調整接收與發射功率，實現終端設備與無線信道的在線匹配，提升信道容量的利用率，有效、可靠地傳輸信息，需要終端設備、基站甚至網絡布局等具有自適應能力。基于此，提出5G通信設備的多模式自適應模式，其接收路徑中的模數轉換器為核心，根據不同類型的移動通信設備操作模式對接收的射頻信號執行ADC功能，采用抽取濾波器，通過∑-Δ調制器進行信號分析，確定當前操作模式，以改變偏置電流、匹配動態參數、選定接收模式[3]，實時在線提高或降低信號轉換器的性能來動態調整終端接收功率，適應臨時通信，有效抑制干擾信號。

3? ? 結語

5G應用場景必須要支持大規模物聯網應用，而5G移動通信終端設備必然對功耗有更高的要求。特別是近年來隨著可穿戴產品的發展，凸現移動終端設備的發展瓶頸，以智能手表為例，充電頻率高，而使用時長又過短。如果能將移動通信終端的功耗盡量降低，在5G應用場景中實現終端設備的充電次數縮減即延長使用時間，將會極大改善用戶體驗，促進5G通信技術的快速普及。在5G移動通信終端加以算法的改進，實現自適應功率，改善接收端的信噪比，克服干擾失真，進行自適應跟蹤，降低能耗將是未來5G終端設備的重要發展方向。

[參考文獻]

[1]董超.面向5G網絡的OFDM自適應比特分配算法的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2016.

[2]王琦.基于5G典型頻段與場景的毫米波信道傳播特性研究[D].北京：華北電力大學，2018.

[3]程建，于洪洲.∑-ΔADC中調制器簡述[J].集成電路通訊，2008（1）：24-26.