无线传输技术在5G中的应用研究

刘 锐

（中国通信建设第二工程局有限公司，陕西 西安 710119）

基于移动互联网信息技术时代，5G通信技术将被广泛应用在各个行业领域中，能够有效满足不同层次用户对于网络体验的各项要求。5G通信技术的传输速率最高能够达到4G通信技术的100倍，实现10Gb/s的峰值速率。而在超低时延方面，5G通信技术的空口时延能够低至1毫秒，仅仅只有4G通信技术的十分之一。在5G通信技术发展过程中无线传输技术作为一项极为重要的核心技术内容，值得相关工作人员的深入研究应用，当前常用的无线传输技术主要包括了大规模MIMO技术、信道建模与编码技术以及同时同频全双工技术等。

1 5G移动通信技术发展现状

5G移动通信技术是4G之后所延伸出来的新一代通信技术，因此又被人们称作为第五代移动通信技术，该项通信技术的创新应用能够保障用户信息数据传输过程更加安全稳定，并且传输效率有了质的提升，能够让市场网络用户享受到更为优质高效的网络体验服务。近几年5G移动通信技术发展脚步不断加快，已经在超过30个国家地区实现了商用5G的发展，越来越多的5G手机出现在大众视野面前，而各行各业也开始引进应用5G技术，实现自身的革新发展。在我国通信行业中，移动、电信、联通开始加大对5G网络基站的建设投资力度，准备在2020年建设超过30万个的5G网络基站，确保5G网络能够顺利覆盖到全国范围的所有地级以上城市。5G移动通信技术发展逐渐成熟完善，也正在持续扩大市场商用规模，像目前我国网络通信市场上已经有超过500万个用户选择签约了5G网络套餐。相较于上一代的4G移动通信技术，5G移动通信技术传输频率更高、传输效率更快以及传输安全稳定性更好[1]，受到了各界人士的高度关注，未来将会有更多国家参与到5G通信技术建设中，促使该项先进通信技术在全球范围内得到蓬勃发展。

2 无线传输技术在5G中的实践应用

2.1 信道建模与编码技术的应用

信道建模实质是指一种表征发射机与接收机之间的传播路径，并利用相关系列参数抽象地描述无线环境的方式，同时也是科学评估无线技术性能的最佳手段之一。由于系统运行性能会受到无线信号传播路径的时变随机性的影响，相关技术人员需要通过采取合理构建信道模型的方式，去科学有效刻画无线信号的实际传播形式。在我国5G通信技术大力发展背景下，信道建模表现出了多种明显的新特征，主要体现为以下几方面内容：（1）空间连续性与移动性。在传统信道模型构建过程中，其发送端位置通常是固定不变的，而D2D技术应用下的系统发送端与接收端具有双移动性的特点，这也决定了传统信道模型无法适用于现代5G通信系统。因此，市场上从事信道建模工作的研究机构开始针对空间连续性与移动性的特点，创新构建出了用来可续描述D2D信道的双移动性和空间移动性[2]；（2）大规模多天线阵列。在5G通信技术大力发展背景环境下，市场无线传输技术研究机构要想有效提升信道容量和频率利用率，就必须创新开发应用大规模多天线技术，这样一来对信道建模工作就提出了新的要求。信道建模工作人员需要通过以球面波信道建模去代替传统的平面波；（3）高频段信道特性。在5G通信技术应用下，短距离无线通信需要支持更大的数据传输率，通过创新发展毫米波段能够发挥出大量未使用频谱资源的价值作用。因此，市场上有越来越多的研究机构开始围绕其展开建模工作研究，毫米波信道具有对动态环境敏感、散射大以及损耗高等不同新特点。

在5G通信技术运行环境中，其信道需要采用能量利用率高、抗干扰能力强、频率利用率高以及系统延迟低的先进编码方式。当前市场上常用的两种编码方式是低密度奇偶校验（LDPC）码和极化（polar）码，前者LDPC编码方式具有良好的抗干扰能力，但是对于编码人员专业能力提出了更高的要求，实际编译码过程较为复杂，需要有关机构创新研究出低复杂度的编译码算法。后者polar编码方式是一种前项目纠错的编码方式，其部分信道趋于无误码的完美信道，而另一部分额信道则趋于纯噪声信道。信道编码工作人员需要结合这两种不同编码方式在5G网络中的不同码长应用优势进行确定运用那种，虽然说polar码的实际编译码复杂度较低，无需工作人员承担过重的工作任务量，但是其频带利用率要远远低于LDPC码，并且polar码的中短码长下性能也要远远低于LDPC码。

2.2 大规模MIMO技术

大规模MIMO技术的英文全称为Multiple-Input Multiple-Output，我们可以将其理解成2个输入+2个输出，该项技术综合运用了多个发射和接收天线，能够科学高效完成信号端与端之间的发送和接受工作。与传统SISO技术相比较，大规模MIMO技术在5G通信中的应用能够最大程度提升信道容量，并且还可以提供更好的吞吐量和频谱效率。大规模MIMO技术已经准备好实现LTE网络中高性价比地提供容量密度的承诺，同时还为全世界5G网络建设发展打下了有利基础。目前市场上大规模的MIMO供应商生态系统主要包括了华为、爱立信、诺基亚、康普以及中性等通信厂商[3]。5G通信技术的运行所运用到的发射和接收天线数量是巨大的，而MIMO技术的信道容量是与收发天线中的最小值近似呈线性关系的。在现代5G通信技术中大规模MIMO技术的应用优势主要体现在以下几点内容：（1）MIMO技术能够在不用增加5G基站密度和宽带建设的情况下，最大程度提升网络传输频谱效率，并深入挖掘利用好空间资源；（2）MIMO技术通过采用了波束赋形技术，有效将波束集中在一小块区域内，这样无疑能够有效降低外界干扰率；（3）MIMO技术应用能够促使系统并行传输数据流，从而帮助系统运行过程中降低信号衰减，避免误码问题的频繁发生。

2.3 同时同频全双工技术

同时同频全双工技术实质是指基于先进通信终端设备完成同时发送和接收信息，与传统的TDD和FDD技术相比较，该项技术在5G中应用的频谱效率要高于他们的一倍，这样一来就能够实现更为灵活的分配频谱资源，并且提高网络数据信息的传播效率，提升市场用户的网络体验服务水平。然而在5G中使用同时同频全双工技术时，相关工作人员需要充分考虑到信号发射与接收会较为容易受到外界干扰，这样就会无法顺利实现信息的双向传播，所以当在5G中采用同时同频全双工技术时需要确保其具备极好的对抗外界干扰能力[4]。现代5G通信技术通过创新采用同时同频全双工技术，能够充分保障信道传输良好的质量和效率，就是需要有关工作人员深入研究解决信号发射与接收的抗干扰能力，加强对该项技术的干扰因素消除问题创新研究。当前市场上工作人员主要是通过使用物理层消除干扰的手段去进消除自干扰，然而在大宽带、多天线等复杂干扰下的干扰消除技术还需进行下一步的完善研究，提供出更好的解决方案。

3 结束语

综上所述，在现代社会发展过程中通信技术的创新研究应用变得尤为重要，其在各个行业领域中的应用能够创造出众多现时价值。因此，国家政府要针对5G通信技术建设及时制定颁布相关扶持政策措施，引导社会企业加大对5G通信技术的创新研发和投资力度，确保能够在世界范围内始终处于领先位置。在5G通信研究中无线传输技术的实践应用是一项重要内容，相关机构工作人员要深入研究无线传输技术，确保能够利用该项技术全面提升5G 的传输质量和效率，有效解决目前移动通信波段资源面临枯竭的问题，为市场广大用户提供更为优质安全的网络服务。