5G通信網絡的大規模天線技術

宋立臣 高宏亮 焦安群 陳超

（中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司 黑龍江省哈爾濱市 150000）

隨著時代的快速發展，通信產業現代化技術水平也隨之提高，從而使系統的能源資源管控得以促進。5G 網絡逐漸成為人們最常用的一項通信技術，為了更好地發展5G 網絡，需要在原有4G 的基礎上，充分提高通信傳輸技術水平，在原有的基礎上降低能耗并提高移動通信的效率。為了進一步實現5G 網絡通信技術的民用，需要不斷促進大規模天線技術的使用，開辟多元化的網絡通信技術，從而促進5G 通信網絡傳輸技術的發展。

1 5G 通信網絡技術發展的現狀

隨著科學技術的發展，我國的移動通信網絡技術逐漸發展起來，與部分發達國家的技術水平齊頭并進，基于原始的總體移動網絡的結構、編碼技術和傳輸手法等層面發展起來的新型網絡技術，可以進一步提高網絡傳輸的速度以及網絡信息切換的頻率。從目前的情況來看，5G 網絡技術尚未大規模的推廣開來，但是在我國各行各業的應用具有較為廣闊的發展前景。相比4G 無線通信網絡技術，新型技術能夠顯著降低民眾使用的能耗，為了進一步完善5G 移動通信網絡技術，在生產制造的過程中，采用的無線天線的線路也需要相應的增加，能夠提高民眾搜索及接收信息的效率，減少用戶搜索信息等待的時間。5G 通信網絡技術是我國移動通信網絡新的發展起點，對于日常家庭生活更具有實用性，能夠有效降低家庭資源的消耗[1]。

2 5G通信網絡的大規模天線技術存在的問題

目前，我國通信網絡大規模天線能夠在100MHz 帶寬下實現4Gb/s 的峰值速率，但距離5G 通信網絡的大規模天線技術普遍民用還具有一定的距離，需要進一步完善5G 通信網絡的大規模天線技術，克服5G 網絡大規模天線使用的難度。

2.1 大幅增加的天線數量

天線尺寸和天線數量有著直接的聯系，一方數量增多的同時，必然放大另一方天線的尺寸。如果增加天線數量，在現有的基礎上使用大規模天線技術，將會導致天線的尺寸無法滿足目前工程可以接受的范圍，基于工程建設的安全性來考慮，從民眾和業主的心理層面出發，按照工程建設的標準對通信技術進行改造，如：毫米波技術，確保基站建設方案的可行性。傳統的信道建模多基于平面波傳播，并不適合采用大規模的天線，隨著大幅增加的天線數量，需要進一步提高空間利用效率，降低天線的使用尺寸，進一步拓展到二維平面或者三維陣列[2]。

2.2 大模塊天線捕捉不同終端的信號

從我國5G 移動網絡通信的發展現狀來說，最主要的研究任務是針對大模塊天線如何快速、準確捕捉不同終端的信號，并確保每一根天線之間的信道信息精確，并盡量降低中斷信號捕捉費用的消耗。當前使用的FDD 系統不具有較好的互易性，為了大規模天線的發展，需要基于FDD 系統對信道、導頻進行合理設計。為了降低系統計算的復雜性，需要采取合適的調度算法，盡量降低多個用戶傳輸存在的難度，盡量解決阻礙大規模天線使用的難題。

3 5G通信網絡大規模天線技術的理論研究

隨著我國通信網絡技術的不斷提高，通信產業將迎來新的發展浪潮，基于第五代移動通信網絡的背景，將產生全新的通信網絡研究理論。我國通信網絡研究領域的相關人員對5G 通信網絡結合大規模天線技術進行有效研究，對其信息的傳輸容量進行合理分析，從而獲取相關的數學理論和通信等內容。我國大規模天線技術在通信領域做出巨大的貢獻，如：蜂窩形式的通信，但5G 通信網絡中的大規模天線技術的應用發展并不完善，需要相關人員進一步對其展開研究。

3.1 傳輸信息理論分析

在我國的5G 移動通信網絡的發展過程中，通信技術的數據信息量與用戶人數有關，隨著用戶人數的不斷增加，會同時增加原有基礎的數據信息量，為通信傳輸技術的創新帶來一定的阻礙。在獲取信息的過程中，需要合理控制導頻，并提高使用的資金。除此之外，完善導頻技術的研究體系，需要合理提高信息數據的獲取難度，并充分發揮導頻效果以及實際性能，基于互異性原則合理管控資金的運行。對于初始的天線系統而言，基站的天線用戶數量增加的同時，會降低信息獲取速度，從而降低資金的投入量，減少導頻的數量并降低信息獲取存在的阻礙，充分發揮資源價值，從而實現信息傳輸的相關價值最大化[3]。

3.2 大規模天線無線理論分析

在5G 網絡大規模天線無線的傳輸過程中，需要在廣播和介入信道的傳輸渠道中融入各種技術，基于理論層面，為了有效實現無紙編碼，需要在信息通道及時檢查獲取的相關信息，并合理控制其容量。隨著不斷增加的系統和天線，會進一步降低系統在傳輸層面的性能，基于不同的理論研究，需要合并其使用最大比率，降低上行、下行之間的信息傳輸存在的難度，還需要展開實地調查，充分結合周邊的資源進行合理改變。

3.3 系統的資源理論分析

對于5G 通信網絡大規模天線技術的使用過程中，為了提高系統資源的使用效率，需要整合系統資源管控，合理分配系統的各項資源，從而設計出合理、簡單的方案。基于實際情況分析系統的相關技術的空域資源配置情況，從而合理降低技術處理的難度，建設最大化的信息傳輸容量，實現信息技術的有效創新，進一步降低使用和傳輸的效能，對分族度量進行調整，實現資源分配的合理性，推動通信技術的進一步發展。

4 5G通信網絡的大規模天線技術

4.1 獲取系統信道信息

隨著不斷增加的用戶數量和天線數量，為了提高網速率，需要合理將大規模天線技術應用于基站建設中。在大規模天線技術的使用過程中，一般需要采用正導交頻技術，對于上行的運行具有非常重要的作用，能夠有效降低導頻的開銷。在信息獲取的過程中，如果導頻的開銷數量超過用戶數量，將會影響系統信息的獲取，為了獲取的信息精準性，需要合理應用導頻資源。基于雙工系統，在空中信道的基本需求得以滿足的基礎上，對其他因素進行合理校正，避免對系統產生不利影響。校正一般包括空間信號和硬件電路，在處理硬件電路時，還需要將系統的發送、接收兩條線路連接起來以構成回路，再開展下一步的工作。在校正空間信號的過程中，一般需要接收需要校正的信號，再計算出對應的校正系數[4]。

4.2 傳輸系統信道信息

在系統信道信息的傳輸過程中，根據相關研究可知，作為5G通信網絡技術的大規模傳輸天線技術，用戶數量與天線數量有著正相關的關系，一方增加的同時，另一方也會相應增加，同時還會導致信息傳輸的難度增加，從而降低信息傳輸的效率，無法保證信息在規定的時間內以原有質量的情況下完成傳輸，因此，需要按照互異性原則對信道進行校準，合理判斷電路并對其空間信號進行校準。基于互異性原則，信道天線一般具有一定的關聯性，能夠對信道線路的信息接收和發送產生一定的保障作用。在實際應用的過程中，互異性原則還能夠對相關的信息數據進行判斷和校準，從而提高系統信道信息傳輸的效率[5]。

4.3 信息向下傳遞

在5G 通信網絡的建設過程中，需要考慮的問題還包括如果向下傳遞大規模天線接收到的信息，利用天線技術將信息向下傳遞，如果總體天線上的使用主體不斷增加，就會降低信息和連接點相互結合的概率，將無法有效接收到信息，從而無法向下傳遞信息，也不能實現信息傳輸通道的建立。為了合理解決信息向下傳輸的問題，需要利用天線技術線路之間的互異性特點，根據線路屬性不同的信息無法結合屬性統一的連接點這一特點，提高連接點連接的精準度，從而促進信息的向下傳遞。為了實現信息傳遞的現代化，還需要對天線連接點之間的空間信號進行合理計算和判斷，在大規模天線技術的應用過程中，將相關信息傳遞下去，從而確保5G 移動通信網絡應用的順利進行[6]。

4.4 合理配置系統資源

大規模天線技術能夠確保無線資源利用率提高，但是，在目前的通信網絡技術的使用過程中，基于時空兩個維度和功率等層面的利用效率還沒有達到初始目標。為了確保系統資源配置的合理性，需要進一步開發大規模天線技術的使用，降低資源分配的難度，大幅度提高其使用性能。隨著科學技術的發展，對大規模天線技術進行優化，能夠實現資源的無線傳輸，在未來的應用市場將會有無限的前景，能夠解決無線傳輸系統一直存在的問題。但是，由相關研究可知，人員對于無線傳輸系統具有一定的影響，從而對其傳輸性能也產生影響，為了確保大規模天線的無線傳輸，需要基于科學基礎合理應用分簇方法，在合理的范圍內對資源進行優化配置，確保分簇的數量在無線傳輸允許的范圍內。

4.5 信道測量與反饋

將大規模天線技術應用于5G 通信網絡中，隨著天線數量的增加，為了保證信息傳遞的效率和質量，需要對信道狀態信息反饋進行合理的改造，確保信道測量和反饋具有一定的復雜度。根據大規模天線技術的不同創新點，需要按照互異性原則對FDD 系統進行處理。為了保證技術創新帶來的效果，對于TDD 系統，需要基于上行、下行之間的互異性，測量上行通道以獲取下行通道的相關信息，從整體性技術中獲取精確的反饋。高頻段的應用在大規模天線陣列的其他方面具有一定的便捷性，為了避免由于外在條件產生的不利影響，需要對大規模天線功能進行有效管控，并對系統中的相關技術進行升級和改造。

5 5G通信網絡大規模天線技術發展及創新方向

在我國，5G 通信網絡民用規模的不斷擴大，移動通信行業已逐步開發出具有實用性的相關產品，但普及化程度仍舊不高，基礎建設還沒有在全國范圍普及，國內的大規模天線技術尚未成熟，受眾層面還較小。目前的網絡匹配度無法適應大規模天線技術，在技術支持層面具有一定的范圍，當前第四代移動通信網絡無法結合大規模天線技術，該技術只有與第五代移動網絡結合，才能保證使用性能的充分利用。如果盲目地將大規模天線技術應用于當前的用戶家庭中，將會對整個網絡和民眾的生命安全產生一定的危害性。因此，在研究大規模天線技術的過程中，首要考慮的是人民群眾的生命財產安全和安裝的便捷性，充分發揮大規模天線技術自身的優勢，按照5G 通信網絡大規模天線技術的相關要求對其指標、質量和成本進行設計，未來的大規模天線產品和技術發展將走向高質量、高產能和低成本的方向，不斷更新和優化現有的技術和產品。未來的5G 通信網絡大規模天線技術的創新方向將圍繞低剖面、輕量化、高精度、多合一等層面進行合理設計，從而實現新形式的大規模天線技術[7]。

6 結束語

綜上所述，就目前的情況來看，雖然我國的5G 通信網絡技術相比其他發達國家，發展的勢頭較猛，但是在全國范圍還沒有普及，相應的技術尚未成熟，全國性的基礎建設還沒有完善，但是已逐漸形成雛形。為了促進我國5G 通信網絡的進一步發展，相關研究人員應當進一步對通信技術的相關內容進行深入研究，并解決大規模天線技術存在的問題，推動大規模天線技術在5G 通信網絡的普及應用，更好地促進國內5G 通信網絡的發展。