無線傳輸技術在5G中的應用研究

劉 銳

（中國通信建設第二工程局有限公司，陜西 西安 710119）

基于移動互聯網信息技術時代，5G通信技術將被廣泛應用在各個行業領域中，能夠有效滿足不同層次用戶對于網絡體驗的各項要求。5G通信技術的傳輸速率最高能夠達到4G通信技術的100倍，實現10Gb/s的峰值速率。而在超低時延方面，5G通信技術的空口時延能夠低至1毫秒，僅僅只有4G通信技術的十分之一。在5G通信技術發展過程中無線傳輸技術作為一項極為重要的核心技術內容，值得相關工作人員的深入研究應用，當前常用的無線傳輸技術主要包括了大規模MIMO技術、信道建模與編碼技術以及同時同頻全雙工技術等。

1 5G移動通信技術發展現狀

5G移動通信技術是4G之后所延伸出來的新一代通信技術，因此又被人們稱作為第五代移動通信技術，該項通信技術的創新應用能夠保障用戶信息數據傳輸過程更加安全穩定，并且傳輸效率有了質的提升，能夠讓市場網絡用戶享受到更為優質高效的網絡體驗服務。近幾年5G移動通信技術發展腳步不斷加快，已經在超過30個國家地區實現了商用5G的發展，越來越多的5G手機出現在大眾視野面前，而各行各業也開始引進應用5G技術，實現自身的革新發展。在我國通信行業中，移動、電信、聯通開始加大對5G網絡基站的建設投資力度，準備在2020年建設超過30萬個的5G網絡基站，確保5G網絡能夠順利覆蓋到全國范圍的所有地級以上城市。5G移動通信技術發展逐漸成熟完善，也正在持續擴大市場商用規模，像目前我國網絡通信市場上已經有超過500萬個用戶選擇簽約了5G網絡套餐。相較于上一代的4G移動通信技術，5G移動通信技術傳輸頻率更高、傳輸效率更快以及傳輸安全穩定性更好[1]，受到了各界人士的高度關注，未來將會有更多國家參與到5G通信技術建設中，促使該項先進通信技術在全球范圍內得到蓬勃發展。

2 無線傳輸技術在5G中的實踐應用

2.1 信道建模與編碼技術的應用

信道建模實質是指一種表征發射機與接收機之間的傳播路徑，并利用相關系列參數抽象地描述無線環境的方式，同時也是科學評估無線技術性能的最佳手段之一。由于系統運行性能會受到無線信號傳播路徑的時變隨機性的影響，相關技術人員需要通過采取合理構建信道模型的方式，去科學有效刻畫無線信號的實際傳播形式。在我國5G通信技術大力發展背景下，信道建模表現出了多種明顯的新特征，主要體現為以下幾方面內容：（1）空間連續性與移動性。在傳統信道模型構建過程中，其發送端位置通常是固定不變的，而D2D技術應用下的系統發送端與接收端具有雙移動性的特點，這也決定了傳統信道模型無法適用于現代5G通信系統。因此，市場上從事信道建模工作的研究機構開始針對空間連續性與移動性的特點，創新構建出了用來可續描述D2D信道的雙移動性和空間移動性[2]；（2）大規模多天線陣列。在5G通信技術大力發展背景環境下，市場無線傳輸技術研究機構要想有效提升信道容量和頻率利用率，就必須創新開發應用大規模多天線技術，這樣一來對信道建模工作就提出了新的要求。信道建模工作人員需要通過以球面波信道建模去代替傳統的平面波；（3）高頻段信道特性。在5G通信技術應用下，短距離無線通信需要支持更大的數據傳輸率，通過創新發展毫米波段能夠發揮出大量未使用頻譜資源的價值作用。因此，市場上有越來越多的研究機構開始圍繞其展開建模工作研究，毫米波信道具有對動態環境敏感、散射大以及損耗高等不同新特點。

在5G通信技術運行環境中，其信道需要采用能量利用率高、抗干擾能力強、頻率利用率高以及系統延遲低的先進編碼方式。當前市場上常用的兩種編碼方式是低密度奇偶校驗（LDPC）碼和極化（polar）碼，前者LDPC編碼方式具有良好的抗干擾能力，但是對于編碼人員專業能力提出了更高的要求，實際編譯碼過程較為復雜，需要有關機構創新研究出低復雜度的編譯碼算法。后者polar編碼方式是一種前項目糾錯的編碼方式，其部分信道趨于無誤碼的完美信道，而另一部分額信道則趨于純噪聲信道。信道編碼工作人員需要結合這兩種不同編碼方式在5G網絡中的不同碼長應用優勢進行確定運用那種，雖然說polar碼的實際編譯碼復雜度較低，無需工作人員承擔過重的工作任務量，但是其頻帶利用率要遠遠低于LDPC碼，并且polar碼的中短碼長下性能也要遠遠低于LDPC碼。

2.2 大規模MIMO技術

大規模MIMO技術的英文全稱為Multiple-Input Multiple-Output，我們可以將其理解成2個輸入+2個輸出，該項技術綜合運用了多個發射和接收天線，能夠科學高效完成信號端與端之間的發送和接受工作。與傳統SISO技術相比較，大規模MIMO技術在5G通信中的應用能夠最大程度提升信道容量，并且還可以提供更好的吞吐量和頻譜效率。大規模MIMO技術已經準備好實現LTE網絡中高性價比地提供容量密度的承諾，同時還為全世界5G網絡建設發展打下了有利基礎。目前市場上大規模的MIMO供應商生態系統主要包括了華為、愛立信、諾基亞、康普以及中性等通信廠商[3]。5G通信技術的運行所運用到的發射和接收天線數量是巨大的，而MIMO技術的信道容量是與收發天線中的最小值近似呈線性關系的。在現代5G通信技術中大規模MIMO技術的應用優勢主要體現在以下幾點內容：（1）MIMO技術能夠在不用增加5G基站密度和寬帶建設的情況下，最大程度提升網絡傳輸頻譜效率，并深入挖掘利用好空間資源；（2）MIMO技術通過采用了波束賦形技術，有效將波束集中在一小塊區域內，這樣無疑能夠有效降低外界干擾率；（3）MIMO技術應用能夠促使系統并行傳輸數據流，從而幫助系統運行過程中降低信號衰減，避免誤碼問題的頻繁發生。

2.3 同時同頻全雙工技術

同時同頻全雙工技術實質是指基于先進通信終端設備完成同時發送和接收信息，與傳統的TDD和FDD技術相比較，該項技術在5G中應用的頻譜效率要高于他們的一倍，這樣一來就能夠實現更為靈活的分配頻譜資源，并且提高網絡數據信息的傳播效率，提升市場用戶的網絡體驗服務水平。然而在5G中使用同時同頻全雙工技術時，相關工作人員需要充分考慮到信號發射與接收會較為容易受到外界干擾，這樣就會無法順利實現信息的雙向傳播，所以當在5G中采用同時同頻全雙工技術時需要確保其具備極好的對抗外界干擾能力[4]。現代5G通信技術通過創新采用同時同頻全雙工技術，能夠充分保障信道傳輸良好的質量和效率，就是需要有關工作人員深入研究解決信號發射與接收的抗干擾能力，加強對該項技術的干擾因素消除問題創新研究。當前市場上工作人員主要是通過使用物理層消除干擾的手段去進消除自干擾，然而在大寬帶、多天線等復雜干擾下的干擾消除技術還需進行下一步的完善研究，提供出更好的解決方案。

3 結束語

綜上所述，在現代社會發展過程中通信技術的創新研究應用變得尤為重要，其在各個行業領域中的應用能夠創造出眾多現時價值。因此，國家政府要針對5G通信技術建設及時制定頒布相關扶持政策措施，引導社會企業加大對5G通信技術的創新研發和投資力度，確保能夠在世界范圍內始終處于領先位置。在5G通信研究中無線傳輸技術的實踐應用是一項重要內容，相關機構工作人員要深入研究無線傳輸技術，確保能夠利用該項技術全面提升5G 的傳輸質量和效率，有效解決目前移動通信波段資源面臨枯竭的問題，為市場廣大用戶提供更為優質安全的網絡服務。