淺析5G傳輸技術的關鍵技術應用

汪麗珍 董冽沸

摘要：5G通信技術在原有4G通信技術基礎上進行革新，為我國社會經濟水平的提升提供重要的推力。而無線傳輸技術作為5G通信技術中的核心內容，與5G網絡傳輸速度有著直接的關系，為強化信息基礎設施建設水平，需對其進行深入探討。基于此，本文圍繞5G傳輸技術，對其在5G通信中的具體應用展開分析，并對其發展趨勢進行探究，期望最大化地發揮其應用價值。

關鍵詞：5G傳輸技術;關鍵技術

一、引言

信息技術快速發展的當下，網絡用戶對網絡體驗的質量提出了高要求，4G移動通信網絡技術在速率、時延性以及安全性方面已經無法滿足用戶的多樣化需求，在此背景下，5G移動通信技術應運而生，被廣泛應用在各行各業中，不僅可以提高信息數據的傳輸效率，保證通信網絡的安全性，還為用戶帶來更好的網絡體驗，符合人們對移動網絡的多方面需求。

二、5G移動通信技術概述

5G移動通信技術作為新一代寬帶移動通信技術，具有速率高、時延性低、連接特點大的特點，其主要是在原有4G移動通信網絡的基礎上，對移動寬帶進行增強，滿足移動互聯網流量爆炸式增長趨勢，為網絡用戶提供更極致的體驗，將其應用在工業、醫療等行業中，可以有效滿足垂直行業對時延性和可靠性的需求[1]。并且對于智慧城市、環境監測等對數據采集和傳感要求較高的行業也可以為其提供重要的保障，滿足5G多樣化應用場景需求，為各行各業及人們生活提供重要的技術支撐，推進了產業的升級和經濟社會的發展。

三、5G通信中傳輸技術的應用特點

5G通信技術發展的核心目標是滿足靈活多樣的物聯網需求，而無線傳輸技術作為數據傳輸的重要手段，具有操作難度低、成本投入少、靈活多樣化的特點，在移動通信運行過程中發揮著不可替代的作用。與4G移動通信技術相比，通過借助毫米波通信技術，設置有源天線陣列，可以使傳輸方式由傳統的單一天線向多天線模式過渡，最大化提高傳輸信號的強度，增加頻譜資源的實效性[2]。另外，5G移動通信在原有基礎上，將大數據資源和云計算功能進行綜合，使整個基站功能變得更全面，滿足不同頻段的通信業務需求，最大化的提高通信智能化水平。

四、5G通信傳輸技術的關鍵技術應用分析

（一）信道建模技術

該技術主要是指在特定的無線環境下，借助相關系列的參數抽象，對無線環境的物理特點進行描述的一種方式。其不僅可以對無線信號傳輸的類型和特點進行準確分析，還可以對無線技術的性能進行準確評估，保證無線傳輸的水平滿足應用需求。在系統進行運行時，因無線信號傳播路徑具有一定的不確定性，系統運行的性能會發生改變，影響系統的穩定運行。而信道建模技術的應用，將傳播路徑由原有的二維空間向三維空間轉變，在保證信道模型構建合理的基礎上，可以對無線信號的傳播形式準確呈現，將影響因素降到最低，保證系統的穩定、持續運行。

在5G通信技術運行時，將信道建模技術應用其中，會呈現出多樣化的特點。具體包括以下幾種：

其一，空間連續性和移動性。在傳統的信道模型構建時，因其主要是以發送和傳輸為主，為滿足需求，發送端的位置要處于固定形式，而D2D技術在應用時，其發送端和接收端要雙向進行移動，導致其與5G移動通信技術的發展需求相悖。在此背景下，信道建模工作研究機構根據空間特點，構建出與5G移動通信技術相符的信道模型，保證空間特性可以準確進行描述[3]。

其二，大規模多天線陣列的信道特點。無線傳輸技術與信道容量和頻率利用率有著直接的關系，為確保信道可以容納更多的信息，提高頻率的利用率，必須開展大規模多天線技術，而該技術的開展相應的為信道模型的構建帶來影響，為將不利因素降到最低，需將傳統的平面波進行替換，采用球面波的方式開展工作。

其三，高頻段信道特性。在對信道進行構建時，因無線傳輸的距離與數據的傳輸效率二者之間有著密切的聯系，所以為將沒有使用到的頻譜資源價值發揮到最大，提高數據傳輸效率，需要對毫米波段進行創新，提高動態環境的敏感性。

（二）密集網絡技術

5G移動通信技術作為上一代移動通信技術的延續，通過對移動寬帶進行增強，采用靈活的全新系統設計，為用戶提供更身臨其境的業務體驗，解決了通信中存在供需不足的問題。在此前提下，密集網絡技術的應用，將5G作用的優勢發揮到極致，通過對小基站數量進行增加，將原有的通信網絡節點進行擴充、固定，可以有效滿足數據熱點地區的流量增長需求，提高數據的傳輸速率，為用戶帶來更好的網絡體驗[4]。另外，低功率的超大規模傳輸異構網絡的構建，使通信系統的整體容量得到提升，不僅可以將傳輸盲點進行有效剔除，實現網絡的全覆蓋，其所增加的熱點功能，還符合信號熱點區域的整體需求。該技術在應用時，主要包括兩方面內容：一方面，將天線設置在宏基站的外部，以達到擴大、拓展室外空間網絡的目的，但該種形式對天線的數量具有一定要求。另一方面，因密集網絡所產生的信噪比效益更為顯著，可以根據實際情況，借助互聯網、大數據計算平臺，做出天線陣列，在室外布置大量的密集網絡，以達到提高移動通信覆蓋面積，滿足用戶的接入體驗感的目的。

（三）毫米波通信技術

毫米波具有絕對頻帶寬、通信容量大、安全保密性高的特點，被廣泛應用在5G通信技術中。在交互多媒體業務、無線電通信業務急劇增長的背景下，對網絡傳輸速率和寬帶質量提出了新的要求，利用毫米波的優勢特點，可以為大容量信息傳輸服務提供重要的支撐[5]。毫米波在空間進行傳播時，主要以直射波的方式進行，受大氣吸收和降雨衰落等因素的影響，通信距離較短，再加上其頻段高，存在的干擾源較少，具有一定的可靠性，將其作為無線傳輸信道中的主要通信技術，可以最大化的滿足網絡安全系統要求。與大氣激光和紅外線相比，毫米波在沙塵和煙霧中具有較強的穿透力，在金屬箔條所產生的高強度散射下，所產生的影響也可以忽略不計，將毫米波通信中斷發生率降到最低。在5G通信技術運行的過程中，對基站的天線規模進行擴大，可以使同一區域內的天線數量得到增加，應用多次輸入和輸出技術，可以使容量得到提升，但同時對于通信的波長提出了相應要求，將毫米波通信技術應用在5G移動通信網絡中，可以有效解決通信波長的問題，準確分辨出傳播過程中的細節問題，為經濟社會數字化、網絡化、智能化轉型提供重要的基礎設施支撐。

（四）大規模MINO技術

大規模多天線技術（MINO技術），是指對所收集到的信息進行輸入和輸出的移動通信系統，借助多個發射和接收天線，提高信號端的發送和接收工作，使信號可以以更高效的方式進行傳遞，達到降低時延性的目的[6]。與傳統的SISO技術相比，將大規模多天線技術應用在第五代移動通信中，可以將信道的容量在原有基礎上進行有效增加，提高頻譜的高效率。該技術因自身優勢，目前，被廣泛應用在華為、愛立信等通信服務中。具體進行應用時，從室內、室外角度出發，可以將其分為宏蜂窩和微蜂窩兩種形式。在5G通信網絡技術運行時，所運用到的發射和接收天線數量規模較大，對于信道容量與收發天線的值二者關系需嚴格控制，而MIMO技術的應用，可以實現LTE網絡中高性價比提高容量密度的目的。

將大規模多天線技術應用在現代5G通信技術中，其主要應用優勢可以將其分為以下幾點：其一，大規模多天線技術在應用時，在未增加5G基站密度，建設寬帶時，可以提高對所傳輸信號的分辨率，加大網絡傳輸頻譜效率，并且有效提升空間資源的利用率，在不斷深入挖掘下，發現空間資源的內在隱藏價值;其二，MIMO技術在應用時，主要利用波束賦形技術開展工作，將能量較少的波束固定在統一區域，減少外在因素對其的侵擾，保證網絡空間的安全性;其三，與傳統的單一天線系統進行比較，該技術的應用可以將原有的單一模式向多元模式過渡，使系統形成數據流，在提高頻譜利用率，減少信號衰減情況發生的同時，將誤碼發生率降到最低[7]。

另外，該技術在應用時，主要是將通信和電磁傳播進行有效結合，該種融合形式在運用的過程中，不可避免的會造成潛在問題的發生，影響數據的傳輸效率，所以該技術在開展工作時，需對其整個過程進行嚴格控制。例如，在對導頻序列進行正向排序時，相同的序列會出現污染嚴重的問題，導致雖然基站天線數量得到提升，但傳播的速度無法與其進行協同，所以在基站建設時，對于環境問題需給予高度重視。

（五）同時同頻全雙工技術

該技術主要是指在同一通信終端設備中，對存在的信息進行傳輸和收集，保證發送和接收信息二者同步。與傳統的TDD等雙工技術相比，該技術打破傳統技術所帶來的局限，使頻譜效率方面得到增高，為后續的資源分配提供保障，進一步使頻譜資源利用率得到顯著提升，滿足用戶對網絡體驗的滿意度，進一步提高網絡服務水平。值得注意的是，同時同頻全雙工技術在應用的過程中，雖然能夠保證信道傳輸的質量，但其信號接收與發射易受外界因素的干擾，影響雙向傳播的落實效率，為有效避免該情況的發生，在應用全雙工技術時，要將其抗干擾能力考慮到位，確保其可以準確的接受和輸送信號。目前，在抗干擾方面主要以物理方式為主，利用增設天線或數字技術等方式，將干擾因素降到最低。在具體消除時，要先根據實際情況對其進行計算、評估，在保證能源消耗符合需求的基礎上，將其應用到異構網絡中，并將其與信道建模進行緊密結合，將不必要的干擾因素消除，提高網絡終端反應速率，強化其抗干擾性能[8]。

（六）高頻段信號傳輸技術

高頻段信號傳輸技術作為5G通信傳輸技術中的核心技術，因其帶寬資源可以超過1GHz，使用戶的體驗速率在原有基礎上得到顯著提升，滿足用戶的多元化需求，主要被應用在車載通信、D2D高頻通信方面。該技術在應用時，主要原理是借助射頻天線，對載波空口進行設計，在此基礎上，利用高頻段信號傳輸特點，來提高峰值速率，達到提高信號傳播速度的目的。在傳統的移動通信工作頻段中，其主要集中在3GHz以下，導致頻譜的資源存在擁擠的情況。而高頻段信號傳輸技術的應用，可以有效緩解頻譜資源緊張的情況，提高頻譜資源的豐富率，實現短距離的通信，為5G容量和傳輸速率需求提供技術支持。但該技術應用的過程中，在射頻器件和系統設計方面存在著一定不足，為發揮其最大的應用優勢，在對潛在候選頻道進行遴選時要嚴格控制，對所應用的資源要進行合理劃分，做到統籌全局，實現頻譜資源配置最優化。另外，在對高頻段信號傳輸技術明確的基礎上，對于頻譜共享技術也要給予重視，因該技術在應用時，可以實現多系統代替傳統單一系統運輸局面，使5G通信中IMT得到擴充，為5G通信應用場景提供頻譜共享，保持數據傳輸的實效性。

（七）新型網絡架構技術

在信息技術快速發展的當下，網絡用戶對網絡的體驗感提出新的要求，為滿足該目標的實現，在開展5G移動通信技術時，必須對新型網絡架構進行深入研發。當前，在具體實踐中LTE接入網主要以網絡扁平化架構為主，將云架構作為基點，對各個區域的網絡架構進行設計，可以有效降低系統的時延性，減少成本投入，實現經濟效益最大化。為真正做到與時俱進，確保新型網絡架構技術被廣泛應用在第五代移動通信技術構建中，相應研究人員需在云架構的基礎上，發散出新的網絡架構優化思路。例如C-RAN接入網架構，借助低成本高速光傳輸網絡，將無線信號在遠端天線和集中化的中心點上進行傳送，以此保證基站服務區域的全覆蓋化[9]。將該機構與協同技術進行結合，可以提高其抗干擾性，減少能量的消耗，在保證智能化組網動態實現的基礎上，保證頻譜效率的有效提升。

五、5G通信技術下傳輸技術的發展趨勢

通信技術發展水平的提高，對通信網絡的整體性能提出了高要求，不再只局限在傳輸效率和頻譜利用率方面，對于數據的傳輸質量也要考慮到位。與4G移動通信技術相比，5G移動通信技術的應用在應用范圍方面得到提升，而在未來傳輸技術中，可以將全面覆蓋工作放在首位，在保證網絡質量和可靠性的前提下，將智能化、自動化等技術與移動通信網絡技術進行有效結合，使其向智能化方向前進，提高業務處理效率，為人們生活和工作提供便利。將新體系結構與移動通信技術進行有效銜接，在原有通信資源的基礎上，對資源進行豐富，所形成的海量物聯網發展模式，可以實現資源的深度覆蓋，有效優化用戶的服務效率。另外，5G移動通信技術的應用，順應時代的發展趨勢，作為移動通信技術下新的革新，通過優化調整移動網絡，在提高網絡運行效率的同時，可以降低運營商的運營成本，并且使業務內容在原有基礎上進行了拓展、延伸，保證業務資源的豐富性，推進移動網絡向多元化方向發展。信息資源質量的提升，新的網絡節點的增加，使數據可以做到及時傳輸，滿足不同的用戶處理需求，提升通信技術的服務質量，為通信技術的發展提供重要的推力。

六、結束語

綜上，在科學技術不斷推動下，5G通信傳輸技術的應用發揮著不可替代的優勢，將其應用在各行各業中，對推動社會進步和經濟發展具有重要的意義。本文圍繞信道建模技術、密集網絡技術、毫米波通信技術、大規模MINO技術、同時同頻全雙工技術以及高頻段信號傳輸技術的應用進行探討，可知為保證5G移動通信技術的傳輸效率，必須對各項技術的應用要點進行嚴格掌握，以確保其滿足社會發展需求。

作者單位：汪麗珍? ? 董冽沸? ? 浙江逸暢通信技術有限公司

參? 考? 文? 獻

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