解析5G無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

蔣斌

摘要：隨著信息科學(xué)水平的提高，社會(huì)進(jìn)入5G時(shí)代，極大的滿足了通信行業(yè)的發(fā)展要求?；诖?，為掌握5G無(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)，本文對(duì)該通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，同時(shí)探討5G無(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：5G無(wú)線通信系統(tǒng);大規(guī)模MIMO通信技術(shù);毫米波

引言：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得人們生活生產(chǎn)方式發(fā)生改變，其中，通信技術(shù)的升級(jí)極大的便利了人們生活。為進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)，滿足更多業(yè)務(wù)需求，應(yīng)對(duì)5G無(wú)線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行解析，促進(jìn)5G各項(xiàng)技術(shù)的成熟應(yīng)用。

1.分析5G無(wú)線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

1.1大規(guī)模MIMO通信技術(shù)

從當(dāng)前5G無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，該通信系統(tǒng)仍處于發(fā)展和應(yīng)用初期，大規(guī)模MIMO通信技術(shù)作為一種新穎的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，一方面能夠提高頻譜效率，另一方面可以對(duì)相關(guān)硬件使用的復(fù)雜性有效降低。運(yùn)作流程如圖1所示：

在5G無(wú)線通信系統(tǒng)推廣過(guò)程中，大規(guī)模MIMO通信技術(shù)發(fā)揮了不可替代的作用，相較于以往傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)，大規(guī)模MIMO技術(shù)能夠以同時(shí)、同頻的方式滿足多個(gè)用戶通信業(yè)務(wù)的開(kāi)展，同時(shí)，還能夠通過(guò)提高功率效率、網(wǎng)絡(luò)吞吐量的方式提升5G無(wú)線通信系統(tǒng)的通信可靠性。該技術(shù)主要利用多個(gè)發(fā)射和接收天線作為通信的發(fā)射端和接收端，所以能夠在不增加頻譜等資源的前提下，改善通信質(zhì)量、擴(kuò)大信道容量。另外，該技術(shù)能夠滿足大量數(shù)據(jù)流的交互，而且是在同一時(shí)頻的情況下，但由于其本身具有較為嚴(yán)重的自擾性，所以需要與預(yù)編碼技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，從而避免導(dǎo)頻污染等問(wèn)題的發(fā)生。

1.2毫米波通信技術(shù)

在人們通信需求日益提高的當(dāng)下，低頻帶無(wú)線通信系統(tǒng)逐漸無(wú)法滿足人們需求，相較于4G無(wú)線通信系統(tǒng)，5G無(wú)線通信系統(tǒng)具有極高的信息傳輸需求，通過(guò)使用毫米波高頻段通信技術(shù)，可以利用其豐富的頻譜資源滿足5G無(wú)線通信系統(tǒng)運(yùn)行需求，因此，該技術(shù)是該通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于毫米波波長(zhǎng)適中，且波長(zhǎng)與尺寸呈正相關(guān)，所以，相較于以往傳統(tǒng)微波器件尺寸，承載毫米波高頻段通信技術(shù)的元器件尺寸更小。在5G無(wú)線通信系統(tǒng)普及應(yīng)用的背景下，其較小的占地空間為基站端的建設(shè)提供了便利，除此之外，通過(guò)毫米波高頻段通信技術(shù)還能夠?yàn)榇笠?guī)模MIMO系統(tǒng)的布設(shè)提供助力。具體而言，在開(kāi)展大規(guī)模MIMO系統(tǒng)建設(shè)工作時(shí)，通過(guò)使用毫米波高頻段通信技術(shù)建設(shè)大規(guī)模天線列陣，之后利用編碼技術(shù)，能夠有效降低信息受外界磁場(chǎng)的具體干擾，從而提升通信接收和信號(hào)發(fā)送速度。另外，毫米波高頻段通信技術(shù)還能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行檢測(cè)，改善以往人工檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的誤差，提升檢測(cè)準(zhǔn)確性。而且，毫米波高頻段通信技術(shù)的使用還能夠以高效的狀態(tài)對(duì)通信工程問(wèn)題進(jìn)行分析與檢測(cè)，為相關(guān)工作提供了極大的便利，方便相關(guān)工作人員對(duì)5G無(wú)線通信系統(tǒng)問(wèn)題的及時(shí)解決與補(bǔ)救。但是，值得注意的是，毫米波通信技術(shù)容易受到外界環(huán)境的影響，例如雨雪天氣等，且存在路徑耗損較大情況，因此，最好結(jié)合波束成型技術(shù)強(qiáng)化該技術(shù)可靠性，進(jìn)一步提升5G無(wú)線通信系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.3波束成形天線技術(shù)

在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展以來(lái)，波束成形天線技術(shù)得到廣泛使用，例如軍用雷達(dá)相關(guān)信號(hào)的接收技術(shù)。對(duì)于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)而言，受外界因素影響基本是無(wú)法避免的，因此，為提升5G無(wú)線通信系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)以及推廣使用過(guò)程中，需要不斷增強(qiáng)其抗干擾能力。具體而言，其他通信技術(shù)難免受到信道質(zhì)量或是傳輸距離等方面的限制，但波束成形技術(shù)能夠有效抵御外界因素影響，尤其是天線列陣大量配置方面，信號(hào)傳播方向較多，極易出現(xiàn)信號(hào)功率損失等情況，進(jìn)而影響人們的通信使用。但在波束成形天線技術(shù)的加持下，能夠以加權(quán)合成處理的方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線信號(hào)的同時(shí)傳輸，并保證信號(hào)傳播的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)其抗干擾能力[1]。

1.4異構(gòu)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的時(shí)代背景下，技術(shù)間的相互結(jié)合是極為普遍的情況，其中，通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互整合，極大的滿足了無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作需求。但是，對(duì)于5G無(wú)線通信系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)接入點(diǎn)選擇機(jī)制會(huì)對(duì)信號(hào)接收效果造成影響，為此，為推動(dòng)5G無(wú)線通信系統(tǒng)的普及應(yīng)用、擴(kuò)大5G無(wú)線通信系統(tǒng)覆蓋面積、提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，需要在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中引入多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，主要使用拓展機(jī)制，以此為基礎(chǔ)選擇多個(gè)節(jié)點(diǎn)，一方面增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，另一方面更好的完成平衡任務(wù)和負(fù)載轉(zhuǎn)移等工作。而且，滿足5G無(wú)線通信系統(tǒng)極強(qiáng)的兼容性需求，提高通信設(shè)備利用率，便于不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的順利集成，從而擴(kuò)大5G無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用范圍，降低成本的同時(shí)，提升經(jīng)濟(jì)效益。

1.5D2D通信技術(shù)

在以往4G無(wú)線通信系統(tǒng)中，無(wú)論是系統(tǒng)的信道資源，還是終端設(shè)備的通信能力，都存在一定限制性，設(shè)備往往無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)或語(yǔ)音通信，通信基礎(chǔ)是基站。但在5G無(wú)線通信系統(tǒng)中，用戶節(jié)點(diǎn)具有相互接收、相互轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的功能，有限打破了以往傳統(tǒng)設(shè)備、系統(tǒng)之間有效通信的限制，擺脫了基站的束縛，實(shí)現(xiàn)了終端設(shè)備之間的有效通信，從整體角度提升了系統(tǒng)頻譜效率。但是，需要注意的是，在5G無(wú)線通信系統(tǒng)普及應(yīng)用過(guò)程中，往往需要復(fù)用小區(qū)社會(huì)資源，在該情況下，可能會(huì)對(duì)下行鏈路的用戶造成干擾。因此，針對(duì)該現(xiàn)象，在5G無(wú)線通信系統(tǒng)推廣過(guò)程中應(yīng)使用資源優(yōu)化、干擾協(xié)調(diào)等方法降低D2D通信對(duì)用戶和基站造成的影響，提升5G無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

2.探討5G無(wú)線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

2.1醫(yī)療事業(yè)

在5G無(wú)線通信系統(tǒng)推廣建設(shè)過(guò)程中，5G通信技術(shù)早已應(yīng)用于多個(gè)場(chǎng)景，其中，在醫(yī)療事業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮極大作用，取得了良好的應(yīng)用效果，尤其是遠(yuǎn)程醫(yī)療。在5G遠(yuǎn)程醫(yī)療模式中，醫(yī)生能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌控患者病情，并進(jìn)行圖片等治療資料的精準(zhǔn)傳輸，使患者能夠打破時(shí)間和空間的限制，在最短時(shí)間內(nèi)得到治療，避免最佳救治時(shí)機(jī)的錯(cuò)過(guò)。另外，由于5G無(wú)線通信系統(tǒng)的兼容性和大容量，以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程醫(yī)療模式可以同時(shí)對(duì)多個(gè)用戶終端進(jìn)行連接與交互，進(jìn)一步為診斷、救治等工作的開(kāi)展提供便利。

2.2智能家居

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們生活質(zhì)量不斷提高的當(dāng)下，人們對(duì)家居也提出了更高需求，智能家居就是其中之一。智能家居以5G無(wú)線通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用戶通過(guò)使用移動(dòng)端即可控制家居，提升了人們的生活質(zhì)量。在智能家居中，5G無(wú)線通信系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)物互聯(lián)，提高了控制的精準(zhǔn)性和有效性。除此之外，在自動(dòng)駕駛方面，5G無(wú)線通信系統(tǒng)也得到了廣泛使用。例如，自動(dòng)判斷障礙物、判斷紅綠燈等，極大的提高了汽車(chē)的反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的同時(shí)保障駕駛安全，促進(jìn)汽車(chē)行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[2]。

結(jié)論：綜上所述，作為最新無(wú)線通信技術(shù)，5G無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至商用階段。但在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在亟需完善的地方，所以，應(yīng)對(duì)技術(shù)要點(diǎn)和原理進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的完善，從而推動(dòng)移動(dòng)通信行業(yè)更好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張玉明. 5G無(wú)線通信關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀思路構(gòu)建[J]. 中國(guó)新通信，2021，23（6）：34-35.

[2] 程寶林. 5G通信的主要特點(diǎn)和所需的主要技術(shù)分析[J]. 數(shù)字通信世界，2021（1）：112-113.