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无线传输技术在5G中的应用

2020-11-13李亚召

中国传媒科技 2020年9期
关键词:传输技术信道天线

摘  要:5G作为新兴的移动通信技术,对于我国经济实力的增强有着关键性的作用。但是,从现实情况进行分析,5G技术仍处在不断发展的过程中,有待进一步增强。无线传输技术作为5G移动通信技术的关键技术之一,能够为5G移动通信技术水平的提高提供支持。本篇文章简要介绍了无线传输技术和5G移动通信技术,分析了无线通信技术在5G移动通信技术中的应用,并探究了5G移动通信技术的发展趋势,希望能够在5G中使无线传输技术发挥最大化的作用。

关键词:移动通信技术;无线传输技术;5G技术;信息数据传输;用户体验        中图分类号:TP241.3   文献标识码:A

文章编号:1671-0134(2020)09-111-03                                     DOI:10.19483/j.cnki.11-4653/n.2020.09.033

本文著录格式:李亚召.无线传输技术在5G中的应用[J].中国传媒科技,2020(9):111-113.

5G移动通信技术的出现和发展受到了人们的广泛关注,其是在4G基础上的进一步发展,和4G相比更具优势,能够高效优质地对信息数据进行传输,使用户获得更好的体验,满足新时代人们对于移动通信的新需求。

1.无线传输技术

无线传输技术是对于数据进行传输的一种手段,与有线传输是相对的。随着无线传输技术水平的提升,无线传输技术得到了较为广泛的应用,在各行各业之中较为常见。其具有操作难度较低、成本较为低廉、可以灵活使用等优势。

2. 5G移动通信技术

5G移动通信技术并不是完全独立于之前移动通信技术的,它是立足于2G、3G、4G技术得到的发展。5G移动通信技术和其他移动通信技术最大的不同是,5G移动通信技术能够较为快速的对于网络进行连接,使用户拥有更优的使用体验。一般在几分钟就能够完成画质较高的电影下载,时延比较低。此外,5G移动通信技术的出现和应用,使智能手机和移动设施设备的使用时间得到延长。并且,5G移动通信技术较为灵活,能够为智能手表等可穿戴设备提供支持,提升人们生活的智能化水平。

3.无线通信技术在5G中的应用

3.1大规模多天线技术

早在21世纪初期,就有相关学者提出了大规模多天线技术的概念。大规模多天线,主要是指能够多搜集信息进行传输的移动通信系统。在这个系统中基站内的天线要明显超出终端中所具有的天线。建立大规模的信道能够使信号更加快速的进行传递,并借助于大规模多天线技术,降低时间延迟。大规模多天线在进行应用的过程中,能够进行分区,一般可以分成宏蜂窝和微蜂窝两类,包括室内和室外。在基站中天线的数量可以不断地提升,使用天线的用户也在增加。[1]将大规模多天线技术应用到5G移动通信技术之中,优势比较明显,可以总结为以下几点:第一,大规模多天线技术的应用,能够使传输和搜集的信号分辨率增强。在尚未实现基站分裂这一要求时,高效的对于空间资源进行应用,并发掘其更深层次的价值。第二,借助于波束赋形技术,能够使含有能力较少的波束统一在某个区域之中,使被干扰的可能性降到最低。第三,和单一天线系统进行比较,大规模多天线技术,能够从多个维度进行工作,使频谱和能量被更加高效地利用。

从大规模多天线技术的优点进行分析,发现大规模多天线技术在5G移动通信技术之中应用较为普遍。

大规模多天线技术主要是将通信和电磁传播相关的知识进行融合的全新方向。在进行研究的过程中存在着一些问题。[2]比如说,在对于某一个小区内的导频序列进行正向排列的过程中,使用同样的序列,很可能会造成污染,这就导致进行数据传输的效率无法随着基站天线数量的提升而增强。在某些现实情况中,还要对大规模天线技术进行分析,从而充分展现其优势。除此之外,在基站中应用这一技术,需要投入大量的资金。在现实情境中,进行基站建设,应用大规模多天线技术需要考虑到环境以及其他因素的影响。

大规模多天线技术的应用能够使系统接收更多的信号,降低对于能力的不必要消耗,缩短进行信号传输需要花费的时间,但是在现实中,人们发现这一技术信息安全得不到保障等问题,目前还无法解决。[3]

3.2信道建模

信道建模是指在无形的无线环境下借助于一系列的物品和事物来对于无线环境的物理特点进行表达的技术之一,能够分析出无线信号进行传输的类型和特点,并对无线传输的水平进行分析。因为大规模多天线技术的应用,在进行信道建模时,从原本的二维空间变成了三维角度。将信道建模应用到5G移动通信技术之中,展现出以下特点:第一,空间是连续的,并且能够进行移动,因为全双工技术的使用使发送和传输能够同时进行。而传统的信道模型只能够开展发送或者是传输工作,已经不再适用于5G移动通信技术的发展需求。除此之外,即使是相距非常近的移动台所处的环境也是完全独立的,这和现实情况存在着一定的差异。根据这一情况,有关部门构建了新的信道建模,确保其具有联系性,能够进行移动。

大规模多天线系统的信道特点:为了使信道容纳更多的信息,提升频率的效率,大规模多天线技術将是5G移动通信技术的主要内容之一,这使信道模型出现了新的变化。[4]比如说,使原本的平面波转变成为球面波来开展建模工作;随着天线数量的增加,不一样的散射体只在某一个天线中呈现,具有针对性。

在频率较高的波段内,信道的特点、无线传输的距离等都需要有大量的数据作为支持。在这一情况下,所构建的信道模型对于动态环境更加的敏锐。有关部门对其进行了研究,在今后应该能够明确不同信道模型的特点,使工作更加顺利地进行。

3.3全双工技术

全双工技术是指在同一个频谱之中,对于信号进行传输和搜集。和传统的半双工技术进行对比,全双工技术能够打破传统的局限,提升频谱资源的使用效率,这是今后无线通信技术在5G移动通信技术中应用较为普遍的内容,很可能使移动通信技术出现一定的改变。全双工技术需要有较强的抗干扰能力,确保其能够顺利地借助于天线来对于信号进行传输。从现实情况来分析,发现目前的全双工技术在抗干扰时主要会使用物理层角度的技术。全双工技术中抗干扰技术有借助于天线来消除干扰、对于电路进行模拟干扰以及借助于数字技术来干扰,使其消失等。[5]

处理干扰消除技术,还包括很多不同方面的内容如:进行计算,分析应该如何从物理角度入手来消除一些难度较低、影响较小的干扰;对于全双工技术进行研究,降低不必要的能源消耗;将全双工技术应用到异构网络之中,降低问题发生的概率,使无线传输更加顺利地进行;将全双工技术和中继技术相联系,使网络终端反应速率过慢等问题得到解决;将全双工技术和信道建模相结合,提升性能,使其抗干扰能力得到提升。

从当前情况来看,将全双工技术应用到多天线系统之中,并构建组网是全双工技术应用较为普遍的内容,也是人们重点关注的对象。[6]

3.4毫米波通信技术

毫米波通信技术是5G应用实践的过程中最重要的目标,使微波能够对于更高的频率产生影响,光波更加低频率。提升基站的天线规模,能够使同一个区域内的天线数量增加,但是这需要将通信的波长限制到一定范围内。部分工作人员在进行研究的过程中应用了多次输入和输出技术,这使容量增加,工作更加高效。将毫米波通信技术应用到5G之中,能够使今后的互联网变成可触性,为虚拟现实和3D等技术的出现和发展提供支持。

4. 5G的发展趋势

从当前的情况来看,5G移动通信技术作为最新的通信技术,是国内和国外主要的竞争点之一,具有较好的发展前景。5G移动通信技术的发展趋势,可以总结为以下内容:

一、各个国家都会加大研发力度。5G技术作为新兴行业之一,大部分国家已经在不同程度上掌握了5G技术。[7]5G技术能应用到不同行业的发展之中,为此各个国家都非常重视5G通信技术的研发,希望能够获得技术上的优势。对于5G通信技术的研发和完善,不但能够给国家带来更多的经济收益,在世界市场中占据优势,还能够增强综合国力,使国际地位得到提升。

二、能够带给人们更好的使用感受。在数据进行传输时,5G网络的速度要明显优于4G网络。4G网络虽然已经能够较为快速地对数据进行传输,但是和5G网络相比仍然存在着较大的差距。根据相关数据调查分析,使用5G网络时,不但能够在较短的时间内完成数据传输这一目标,而且较为稳定。在使用4G网络时,受到软件的应用程度影响,应用的软件数量越多,进行数据传输的速度越慢,严重时会导致手机卡机,无法正常使用。而5G移动通信技术的出现和发展,能够有效地避免这一情况的出现,5G移动通信技术是稳定、可靠的,具有更为强大的性能,能够同时使用多个软件,并且不会出现掉线、卡顿等情况。[8]

三、用户的数量会不断增加。5G技术的安全稳定性和对于电力消耗较低等优势,使其刚一出现就受到了更多人的追捧。5G移动通信技术的显著优势会使人们抛弃4G移动通信网络,选择使用5G移动通信网络,为用户带来更好的使用感受。

四、能够被更加广泛地应用。第一,5G移动通信技术的出现和发展,使物联网成为可能。根据相关资料调查分析发现,随着5G移动通信技术被应用到商业发展之中,物联网这一设想逐渐成为了现实。这能够有效降低人们的工作压力,使人们的工作更加高效,充分地发挥出价值,推动我国经济实力的增强。第二,提升了电网的智能水平。我国面积广阔,有着较大基数的人口。为了使人们的用电需求得到满足,铺设了大规模的供电网络,电力相关技术水平比较高。[9]随着5G技术的出现和发展,将5G移动通信技术应用到电网之中是时代发展的必然,能够提升电网的智能水平,降低安全事故出现的概率,使电力系统被更加高效地使用,减少不必要的能源消耗。除此之外,对于5G技术进行应用,提升电网的智能化水平,能够使电力企业投入的资金降低,使电力企业获得更多的经济收益。第三,能够达成自动驾驶这一目标。从当前的情况进行分析,理论上汽车自动驾驶这一理念已经较为完善,但是在进行现实应用时,目前的技术水平无法对于复杂的地形地势进行操控,使其完成实现自动化驾驶这一目标。将5G移动通信技术应用到其中,能够降低数据进行延迟需要花费的时间,使汽车能够自动驾驶,提高出行的便捷性。第四,能够和云技术相结合。随着科技水平的提升和市场经济的进一步发展,将5G移动通信技术和云技术相结合,是今后5G通信技术发展的重要内容。受到宽带、环境以及数据传输等诸多因素的限制,在对于云技术进行应用的过程中安全性难以得到保障,而借助于5G移动通信技术,能够有效地解决其中出现的问题,使其更加安全、可靠。除此之外,将5G移动通信技术和云技术相结合,能够降低云技术发展需要投入的资金,使云技术水平得到提升,让人们获得更好的服务。借助于5G移动通信技术,用户可以在云盘搜集并存储资料,使数据被更加高效、便捷的应用。第五,提升网络的安全性。将5G移动通信技术,应用到安全管理工作之中,能够进行远程操控、对于安全装置进行统一集中管理,使网络安全水平得到提升。六,使硬件能够直接进行通信。[10]在5G移动通信技术尚未出现之前,对于数据进行传输,需要从终端输送某一个信号,至基站之中,再由设施设备来对于信息进行搜集。在进行现实工作之中,很可能会被设施设备的质量或者是某一段时间内传输的数据量过多等影响,导致数据丢失,无法及时地完成相关工作。而5G移动通信技术的出现和发展,能够借助于多个技术,使端口能够直接面向端口进行数据传输,这有效地提升了数据传输的效率和质量。

五、能够为6G的发展提供支持。6G移动通信技术需要立足于5G移动通信技术进行发展,它不再将数据传输作为发展的重点,能够使网络智能水平得到提升,满足人们对于网络的使用需要。在6G研发的过程中,我国出台了相关标准:第一,速率要明显的高于5G的10倍及以上。第二,延迟的时间要进一步的缩短,不能超出5G的十分之一。第三,确保其是安全、可靠的,避免网络中断所导致的信号丢失等情况。将来的移动通信会将信息理论作为关键内容,展现出一个全新的网络时代,使人们能够随时随地的了解网络信息,达到万物互联,这从某种角度而言,能够为环境的可持续发展提供支持。[11]

结语

本文从无线传输技术的角度来对于5G技术进行了分析,探究了无线传输技术在5G中的应用以及今后的发展趋势,给用户提供更好的使用体验。

[1]张林旺,刘思宇,包峻名. 5G移动通信网络关键技术要点分析[J]. 中国新通信,2017,19(10):64-65.

[2]宋官民,刘璐,赵玲雪. 浅析5G通信发展趋势与若干关键技术[J]. 化工管理,2017(08):218.

[3]袁周阳,李超杰. 5G通信技术应用场景及关键技术探讨[J]. 信息通信,2017(07):260-261.

[4]李继蕊,李小勇,高云全,高雅丽. 5G网络下移动云计算节能措施研究[J]. 计算机学报,2017,40(07):1491-1516.

[5]梁芳,任成鑫. 基于新时代下的5G移动通信技术发展研究[J]. 数字通信世界,2017(12):119.

[6]潘锋. 探究5G移动通信技术下传输未来发展趋势[J]. 信息与电脑(理论版),2018(06):138-139+142.

[7]周毅. 不可错过的5G技术与标准科普[J]. 计算机与网络,2018,44(08):44-45.

[8]屈德华,张琦,杨鹏,张义,郭志强. 5G移动通信发展趋势与若干关键技術分析[J]. 中国新通信,2018,20(11):39.

[9]傅耀威,徐泓,杨国威,孟宪佳,宋阳. 5G移动通信技术发展现状与趋势[J]. 中国基础科学,2018,20(02):18-21.

[10]朱剑驰,杨蓓,陈鹏,佘小明,毕奇. 物联网无线接入技术研究[J]. 物联网学报,2018,2(02):73-84.

[11]张静,金石,温朝凯,高飞飞,江涛. 基于人工智能的无线传输技术最新研究进展[J]. 电信科学,2018,34(08):46-55.

作者简介:李亚召(1969-),男,河南许昌,助理工程师,广电工程,研究方向:技术维护。

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