基于5G通信大規模天線無線傳輸技術的應用

景玉峰

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

在信息技術的不斷普及和應用下，5G通信行業取得了快速的發展。現如今，5G通信網絡的出現和應用極大地改變了人們的交流和溝通方式，為人們的生活和工作提供了極大的便利。大規模天線無線傳輸技術在5G通信網絡領域中發揮出重要作用，通過利用該技術，不僅可以提高5G通信傳輸質量和效率，還能起到一定的節能降耗作用，為保證移動通信的穩定性、可靠性以及安全性打下堅實的基礎。因此，為了促進5G通信網絡的創新、長遠發展，如何將大規模天線無線傳輸技術科學應用于5G通信網絡中是相關人員必須思考和解決的問題。

1 大規模天線無線傳輸技術分析

1.1 技術概述

大規模天線無線傳輸技術作為一種先進、新穎的波束賦形技術，在具體的運用中，除了可以突破拓展性局限外，還能增加大規模天線無線系統的規模，此外通過采用基站獲取的方式，就可以獲得完整、精確的鏈路信道信息，為提高預編譯性能和線性接收能力打下堅實的基礎。另外，該技術主要使用了多種基站端口，這些基站端口包含大量的天線，除了可以智能化調整和控制天線發射位置外，還能確保用戶利用智能手機，自動接收和確認電磁波信號，從而使得信號強度不斷增強。

傳統基站和MassiveMIMO對比如圖1所示。從圖中可以看出，大規模天線無線傳輸技術充分發揮了自身的的應用優勢，使得網絡通信技術得到了極大改革和創新，為進一步提高5G通信效率和效果，凈化5G通信網絡創造良好的條件。此外，為了保證5G通信射頻效率，還要借助大規模天線無線傳輸技術加強對有限空間資源的利用，進一步提高通信網絡傳輸效率，拓展資源空間域。

圖1 傳統基站和MassiveMIMO對比

1.2 線性接收與預編碼方法

在大規模天線無線傳輸技術的應用背景下，當基站成功接收用戶發送的信號后需要采用接收檢測的方式，將其還原為原始信號，同時還要在保證信號傳輸安全性的基礎上，做好對信號的預編譯處理。此外，為了充分發揮和利用大規模天線無線傳輸技術應用價值，相關人員要采用線性接收與預編碼方法相結合的方式，根據基站信道估計方法使用特點，不斷提高導頻訓練能力，并借助迫零接收機，實現對預編譯相關信息的安全傳輸，為保證5G通信網絡服務水平提供有力的保障。只有這樣，才能最大限度地提高線性接收性能與預編碼性能，不斷優化5G通信網絡，為人們的通信互動提供極大的便利。

2 5G通信大規模天線無線傳輸技術的具體應用

2.1 導頻設計

為了進一步提高大規模天線無線系統運行性能，實現對5G通信網絡優化，相關人員要借助大規模天線無線傳輸技術，加強對導頻的合理設計。首先，參考信號是否穩定直接影響了信道估計結果的準確性，因此相關人員要利用大規模天線無線系統，加強對參考信號的科學設計，以保證信道估計結果的真實性、完整性以及準確性。此外，參考信號主要包含以下兩種信號，一種信號用于對信號質量的獲取，另一種信號用于對數據的解調處理[1]。前者主要采用全方位發送方式，縮小資源占有空間，保證信道最終測試質量，后者主要采用為大規模天線無線系統運行提供數據解調支持，同時還能在縮小成本的基礎上，采用預編碼方式完成對導頻設計。

對于導頻設計而言，主要包含以下兩個環節。一是正交導頻設計。在這一環節中需要借助頻分類型和混合正交類型完成對參考信號的科學設計，同時還要利用正交導頻技術確保大規模天線無線系統具有強大的抗干擾能力[2]。二是非正交導頻設計。非正交導頻被劃分為復用性導頻設計和疊加數據導頻兩種類型，前者在具體的實施中會產生較高的干擾能力，對導頻結果的準確性產生不良的影響，后者會引發一系列的導頻污染，影響信道估計結果的準確性，因此為了保證導頻設計質量，相關人員要控制導頻設計時間，采用低干擾方式，盡可能降低大規模天線無線系統的抗干擾能力，同時還要不斷增加天線使用量，避免導頻污染現象的發生，從而有效地解決非正交大規模天線無線傳輸技術所造成的不良問題[3]。

2.2 信道估計

對于大規模天線無線系統而言，其信道估計方法具有一定的復雜性和多樣性，而大規模天線無線傳輸技術的出現和應用可以簡化信道估計方法，對提高大規模天線無線系統運行性能，保證5G通信能力產生積極影響。首先，相關人員要根據MIMO信道特性，借助信號處理算法，獲得準確無誤的信道估計結果，使得信道估計方法充分發揮出巨大的應用優勢。此外，還要根據MIMO信道角度完成對稀疏信道建模工作，同時在充分結合參數化計算法與壓縮感知法的基礎上不斷提高信道估計結果的準確性，只有這樣才能為5G通信網絡提供穩定、可靠的傳輸信號[4]。另外，壓縮感知算法包含兩種算法類型，一種是正交匹配追蹤法，另一種是匹配值宗法。通過利用這兩種算法，可以進一步提高信道估計結果的真實性和精確性，使得子空間被得以充分利用。同時，為了更好地縮小導頻成本，相關人員還要借助大規模天線無線系統，對信道估計精度進行調整，以避免導頻污染現象的發生[5]。導頻污染示意如圖2所示，這種使用方法主要是在MIMO信道正交特性的基礎上提出的，通過利用該方法不僅可以徹底消除矩陣模糊度，還能提高信道估計結果的精確性。

圖2 導頻污染

2.3 多小區大規模功率分配

通過將大規模天線無線傳輸技術應用于多小區大規模功率分配，不僅可以實現對大規模天線無線系統功率的科學分配，還能為通信數據傳輸安全性和可靠性打下堅實的基礎，因此在大規模天線無線傳輸技術的應用背景下，相關人員要加強對多小區大規模功率的科學分配。首先，要根據多小區功率控制機制，盡可能縮小各個小區之間的抗干擾能力，確保多小區大規模功率分布的連續性和均勻性[6]。其次要控制和調整多個小區調度順序，從而形成一套系統完善的功率控制方案，只有這樣才能保證小區速率達到最大值。最后在綜合考慮用戶發送功率的基礎上，使用功率控制方案不斷累積小區速率，確保各個小區能夠突破基站約束的局限性，實現對通信數據的安全傳輸。此外，為了降低多小區發送功率，還要適量增加天線使用數量。要想實現這一目標，相關人員需使用迫零接收機，利用大規模天線無線傳輸技術，制定和完善調度式功率控制機制，從而提高5G通信網絡運行性能。

2.4 劃分大規模天線無線系統資源

為了充分發揮和利用大規模天線無線傳輸技術的應用優勢，相關人員要重視對大規模天線無線系統資源的科學劃分，以達到提高資源利用率的目的。首先，要根據大規模天線無線系統使用需求，無線資源管理相關標準和要求，充分發揮和利用該系統效能，然后根據已制定好的設計方案，對系統資源進行科學分配。其次，以MIMO技術應用為例，對系統資源進行合理分配。MIMO技術作為一種常用的先進技術，在具體的運用中需要利用空分復用法，完成對相關數據的統計，空分復用的基本形式如圖3所示。但是，空分復用法在具體的應用中經常會受到用戶分簇的不良影響，為了解決這一問題，需要制定相應的目標，以實現容量的最大化，同時還要實時收集和整理信道信息，并采用貪婪算法，對各個用戶進行分簇處理，從而實現對特征類似信道信息的集中化收集和整理，并將整理好的信道信息科學地分配到不同用戶簇內[7]。分簇法在實際的使用中，往往存在一定的局限性，還會對用戶產生間接性的不良影響，從而嚴重影響信息傳輸的穩定性，為了避免這一不良現象的發生，相關人員要將弦距離設置為分簇度量，并使用最優算法，對系統資源進行科學分配，以實現系統資源合理劃分的目標[8-10]。

圖3 空分重用的基本形式

3 結 論

通過將大規模天線無線傳輸技術與5G通信網絡建設進行充分結合，不僅可以保證5G通信網絡信號的穩定性、可靠性以及安全性，還能降低能源消耗量，為滿足人們的通信需求，實現對通信數據的有效保護提供有力的保障。因此，在進行5G通信網絡建設中，相關人員要重視對該技術的應用，只有這樣才能極大地提高5G通信網絡建設水平。