5G无线通信网络关键技术探究

【摘要】5G网络作为先进通信技术的代表，被视为无线通信前进的主要方向。本文以此为背景，在简单分析对5G网络进行建设的必要性的基础上，结合5G网络所表现出特点，提出了可用于物理层构建的技术，例如MIMO。并对常见问题的解决对策进行了归纳，希望能够给人以启发，使日后所开展工作拥有可供参考的资料。

【关键词】物理层；无线通信技术；5G网络

近几年，得到广泛运用的信息技术，为无线通信的发展提供了支持，相关技术的更新速度不断加快，在4G网络已得到普及的当下，针对5G网络展开的研究工作已初见成效，对网络构建所适用技术进行探究，可使5G网络所拥有优势得到充分发挥，从而为人们创造更加便捷且安全的外界环境，本文所研究课题的现实价值不言而喻。

15G无线通信概述

1.1优化体验。研究表明，无论是拓展容量，还是提高资源利用率，均会给5G网络的优化带来积极影响，愈发顺畅的体验，自然也会使日常工作及生活变得更加便利。除此之外，5G网络可使信息传输质效更加接近预期状态，人们所享受服务及体验往往会因此而变得更为理想。1.2提升资源利用率。5G网络对通信质效有较为显著的提升效果，对无线通信而言，决定通信质效的因素，主要是对频谱资源加以运用的效率，5G网络可使资源利用率被维持在较高水平，从而达到优化通信质量的目的，这与相关行业的发展，存在较为紧密的联系[1]。1.3使系统容量得到拓展。构建5G网络可使系统容量、带宽得到有效拓展。4G网络与5G网络的区别，主要体现在系统容量、带宽上，研究表明，5G网络拥有更大的容量及更高的带宽。在相关技术持续发展的当下，网络资源呈井喷式增长，这也给通信系统容量提出了更为严格的要求，构建5G网络可使信息系统拥有符合信息数量的容量，无线通信行业自然会得到快速成长。1.4赋予信息更加突出的安全性。信息时代，网络安全成为各行各业关注的重点，如何使网络安全得到保障，自然也成为有关人员研究的主要内容。5G网络的出现，为该问题提供了全新的解决思路，不仅信息安全得到了显著提高，信息泄露、被劫持等问题出现的概率也有所降低，这同样是基于5G技术对网络进行构建的价值所在。

2网络构建技术分析

5G网络拥有极为复杂的内部构造，其中，物理层的构建工作，往往要运用多项技术，要想使5G网络拥有更符合预期的实效性，关键是优化物理层所表现出性能。目前，可被用于此项工作的技术，主要有：2.1MIMO。5G网络物理层所依托核心技术为MIMO，另外，毫米波通信也发挥着重要作用，作为可对大规模加以呈现的技术，MI－MO常被用来对物理层的构建提供支持，该技术强调以多天线为依托，对空分特点加以呈现，经由频谱相同的资源，为用户提供所需服务。在对频谱频率进行提升的前提下，增强传输过程的稳定性与可靠性，空分又使高分辨率拥有了更为理想的空间自由度，发射功率自然会得到有效管控。该技术的价值，主要表现为对传输信号的速率进行提升，使系统频谱效率更加理想，在扩大信号所覆盖范围的前提下，为传输质量提供保证，还有使热点高容量的情况得到解决，上述问题均与无线通信建设工作的开展，存在较为密切的联系，这也是MIMO被频繁用来对无线通信进行建设的原因。5G网络对信号所提出要求，明显较4G网络更加严格，若对原有技术进行沿用，有效性往往无法得到保障，由此可见，通过改造基站的方式，使该技术拥有更加理想的频谱效率与容量，具有重要意义[2]。对该技术加以运用时，有关人员应视情况对天线数目进行增加，这样做可使系统拥有更符合5G特点的容量，另外，该技术仅需投入较低成本，便可获得理想的输出功率，这点应引起重视。研究表明，增加天线数目，可使干扰、噪音等常见问题得到解决，这表明该技术对传输信号的质效有较为显著的提升效果。2.2毫米波通信。无线通信对频谱资源的依赖性较强，可以说，频谱资源能否得到有效利用，对无线通信所表现出运行速率起决定作用。现阶段，对无线通信加以运用所表现出特点，主要是频谱资源集中，这也是导致缺陷、漏洞存在的主要原因，通信质量自然会受到影响。由此可见，对网络进行构建时，有关人员应将资源利用率维持在较高水平，确保资源短缺等问题均可得到有8通信设计与应用效解决。以上便是毫米波通信被提出的背景，该技术强调以毫米波为基础，通过充分利用频段的方式，对波束天线进行生成，以此来达到对相关资源进行增加的效果。除此之外，由于波束天线的构成要素为毫米波技术，这也决定其拥有更为突出的拓展性、穿透性与反射性，在实际运用时，有关人员应将重心放在对雨衰、穿透损耗和路径损耗加以解决的方面，避免所带来影响的进一步扩大。研究表明，对任意信号进行发射，均会有路径损耗存在，这与信道传播、发射扩散等特点存在直接关联，另外，可能给信号传输带来影响的因素较多，二次损耗的问题无法避免，由研究结果可知，在传播距离固定的前提下，频率与损耗的关系为正相关，也就是说，越高的频率，通常会带来越大的损耗，这就要求有关人员将大规模天线用于高频段，通过集中能量的方式，将辐射扩散所带来损耗维持在合理范围。2.3路径损耗。无线网络的传输特性及发射功率，决定其较易给所发射信号造成影响，且能耗问题始终存在。由路径损耗所表现出特点可知，频率是决定能耗的主要因素，大量频谱资源被引入，导致空间能耗不断增加，要想使其得到解决，最关键的一点便是扩大天线发射规模，确保能量的有效集中。一方面，雨衰是较为常见的问题。雨水给无线通信所表现出稳定性的影响较大，这是因为发射波长和雨滴大小相同，散射概率随之增加，对其进行研究自然很有必要。另一方面，对需要穿透建筑的信号而言，出现损耗的情况难以避免，且毫米波所受到损耗通常较其他物质更大，室内信号自然难以得到保障，未来一段时间内，上述问题将是研究的重点，要想使该问题得到解决，最有效的策略便是对微蜂窝（如图1所示）、WiFi节点进行构建，这点应当引起重视[3]。2.4端到端时延。该技术主要是指核心网时延、空口时延，由于业务模型存在较为显著的差异性，端到端时延通常由回程时延、单程时延加以体现。低时延设计对象，通常是数据包由源节点至目的节点所花费时间，对该技术加以运用，可使URLLC拥有更为理想的超低时延与可靠性。4G网络可将理想时延控制在大概10ms，典型时延平均是50ms，5G网络对时间长度进行了压缩处理。首先，任意区域用户要想获得更理想的体验，其前提均为加设基站，这与高速率体验、移动宽带体验十分契合，也就是说，身处偏远区域、处于高速移动状态的用户，同样可体验到高速率通信服务，且速率不低于100Mbps；其次，5G网络对速率进行了大幅提升，通常可维持在1Gbps左右，这样做可为用户的体验速率提供保证，即使身处恶劣环境或仅拥有局部热点的区域，用户所提出“对高清视频进行实时传输”等要求，同样能够得到满足；再次，低功耗连接的应用场景，通常是远程采集信息与传感器接入，该技术的优势主要表现为海量连接、功耗较低，对其加以运用的方向，通常是智能农业、环境监测，例如，检测土壤的温度与湿度，以及使井盖监测、远程抄表等工作的质效获得有力保障，由此可见，在运用该技术时，有关人员应做到对网络终端进行广泛分布，通过对超千亿连接所需支持力进行提高的方式，促使该技术朝着低成本及能耗的方向前进；最后，由于该技术拥有高可靠、低时延的特征，在远程医疗、车联网等领域对其加以运用，具有较为突出的价值，例如，实时向车辆提供路况信息，以端到端时延为依托，对业务所表现出可靠性进行大幅提升。

3结论

由上文所叙述内容可知，社会经济所提供推动力，使5G网络所特有优势得到了更为全面的发挥，对物理层进行创新，因此而成为有关人员的首要任务，这是因为落实此项工作，可使信息传输质效获得更加有力的保障。另外，用户体验同样会得到优化，相关行业所制定持续发展目标，自然也拥有了实现的基础。

参考文献

[1]范琳琳.5G无线通信网络物理层关键技术分析[J].中国新通信，2019，21（23）：15.

[2]陆海涛.5G无线通信网络物理层关键技术研究[J].信息与电脑：理论版，2019（9）：177-178.

[3]惠芳，李文聪.浅析5G无线通信网络物理层的关键技术[J].计算机产品与流通，2018（6）：67.

作者:王莉 田燕军 王玥 单位:山西经济管理干部学院