5G通信网络的大规模天线技术

宋立臣 高宏亮 焦安群 陈超

（中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司 黑龙江省哈尔滨市 150000）

随着时代的快速发展，通信产业现代化技术水平也随之提高，从而使系统的能源资源管控得以促进。5G 网络逐渐成为人们最常用的一项通信技术，为了更好地发展5G 网络，需要在原有4G 的基础上，充分提高通信传输技术水平，在原有的基础上降低能耗并提高移动通信的效率。为了进一步实现5G 网络通信技术的民用，需要不断促进大规模天线技术的使用，开辟多元化的网络通信技术，从而促进5G 通信网络传输技术的发展。

1 5G 通信网络技术发展的现状

随着科学技术的发展，我国的移动通信网络技术逐渐发展起来，与部分发达国家的技术水平齐头并进，基于原始的总体移动网络的结构、编码技术和传输手法等层面发展起来的新型网络技术，可以进一步提高网络传输的速度以及网络信息切换的频率。从目前的情况来看，5G 网络技术尚未大规模的推广开来，但是在我国各行各业的应用具有较为广阔的发展前景。相比4G 无线通信网络技术，新型技术能够显著降低民众使用的能耗，为了进一步完善5G 移动通信网络技术，在生产制造的过程中，采用的无线天线的线路也需要相应的增加，能够提高民众搜索及接收信息的效率，减少用户搜索信息等待的时间。5G 通信网络技术是我国移动通信网络新的发展起点，对于日常家庭生活更具有实用性，能够有效降低家庭资源的消耗[1]。

2 5G通信网络的大规模天线技术存在的问题

目前，我国通信网络大规模天线能够在100MHz 带宽下实现4Gb/s 的峰值速率，但距离5G 通信网络的大规模天线技术普遍民用还具有一定的距离，需要进一步完善5G 通信网络的大规模天线技术，克服5G 网络大规模天线使用的难度。

2.1 大幅增加的天线数量

天线尺寸和天线数量有着直接的联系，一方数量增多的同时，必然放大另一方天线的尺寸。如果增加天线数量，在现有的基础上使用大规模天线技术，将会导致天线的尺寸无法满足目前工程可以接受的范围，基于工程建设的安全性来考虑，从民众和业主的心理层面出发，按照工程建设的标准对通信技术进行改造，如：毫米波技术，确保基站建设方案的可行性。传统的信道建模多基于平面波传播，并不适合采用大规模的天线，随着大幅增加的天线数量，需要进一步提高空间利用效率，降低天线的使用尺寸，进一步拓展到二维平面或者三维阵列[2]。

2.2 大模块天线捕捉不同终端的信号

从我国5G 移动网络通信的发展现状来说，最主要的研究任务是针对大模块天线如何快速、准确捕捉不同终端的信号，并确保每一根天线之间的信道信息精确，并尽量降低中断信号捕捉费用的消耗。当前使用的FDD 系统不具有较好的互易性，为了大规模天线的发展，需要基于FDD 系统对信道、导频进行合理设计。为了降低系统计算的复杂性，需要采取合适的调度算法，尽量降低多个用户传输存在的难度，尽量解决阻碍大规模天线使用的难题。

3 5G通信网络大规模天线技术的理论研究

随着我国通信网络技术的不断提高，通信产业将迎来新的发展浪潮，基于第五代移动通信网络的背景，将产生全新的通信网络研究理论。我国通信网络研究领域的相关人员对5G 通信网络结合大规模天线技术进行有效研究，对其信息的传输容量进行合理分析，从而获取相关的数学理论和通信等内容。我国大规模天线技术在通信领域做出巨大的贡献，如：蜂窝形式的通信，但5G 通信网络中的大规模天线技术的应用发展并不完善，需要相关人员进一步对其展开研究。

3.1 传输信息理论分析

在我国的5G 移动通信网络的发展过程中，通信技术的数据信息量与用户人数有关，随着用户人数的不断增加，会同时增加原有基础的数据信息量，为通信传输技术的创新带来一定的阻碍。在获取信息的过程中，需要合理控制导频，并提高使用的资金。除此之外，完善导频技术的研究体系，需要合理提高信息数据的获取难度，并充分发挥导频效果以及实际性能，基于互异性原则合理管控资金的运行。对于初始的天线系统而言，基站的天线用户数量增加的同时，会降低信息获取速度，从而降低资金的投入量，减少导频的数量并降低信息获取存在的阻碍，充分发挥资源价值，从而实现信息传输的相关价值最大化[3]。

3.2 大规模天线无线理论分析

在5G 网络大规模天线无线的传输过程中，需要在广播和介入信道的传输渠道中融入各种技术，基于理论层面，为了有效实现无纸编码，需要在信息通道及时检查获取的相关信息，并合理控制其容量。随着不断增加的系统和天线，会进一步降低系统在传输层面的性能，基于不同的理论研究，需要合并其使用最大比率，降低上行、下行之间的信息传输存在的难度，还需要展开实地调查，充分结合周边的资源进行合理改变。

3.3 系统的资源理论分析

对于5G 通信网络大规模天线技术的使用过程中，为了提高系统资源的使用效率，需要整合系统资源管控，合理分配系统的各项资源，从而设计出合理、简单的方案。基于实际情况分析系统的相关技术的空域资源配置情况，从而合理降低技术处理的难度，建设最大化的信息传输容量，实现信息技术的有效创新，进一步降低使用和传输的效能，对分族度量进行调整，实现资源分配的合理性，推动通信技术的进一步发展。

4 5G通信网络的大规模天线技术

4.1 获取系统信道信息

随着不断增加的用户数量和天线数量，为了提高网速率，需要合理将大规模天线技术应用于基站建设中。在大规模天线技术的使用过程中，一般需要采用正导交频技术，对于上行的运行具有非常重要的作用，能够有效降低导频的开销。在信息获取的过程中，如果导频的开销数量超过用户数量，将会影响系统信息的获取，为了获取的信息精准性，需要合理应用导频资源。基于双工系统，在空中信道的基本需求得以满足的基础上，对其他因素进行合理校正，避免对系统产生不利影响。校正一般包括空间信号和硬件电路，在处理硬件电路时，还需要将系统的发送、接收两条线路连接起来以构成回路，再开展下一步的工作。在校正空间信号的过程中，一般需要接收需要校正的信号，再计算出对应的校正系数[4]。

4.2 传输系统信道信息

在系统信道信息的传输过程中，根据相关研究可知，作为5G通信网络技术的大规模传输天线技术，用户数量与天线数量有着正相关的关系，一方增加的同时，另一方也会相应增加，同时还会导致信息传输的难度增加，从而降低信息传输的效率，无法保证信息在规定的时间内以原有质量的情况下完成传输，因此，需要按照互异性原则对信道进行校准，合理判断电路并对其空间信号进行校准。基于互异性原则，信道天线一般具有一定的关联性，能够对信道线路的信息接收和发送产生一定的保障作用。在实际应用的过程中，互异性原则还能够对相关的信息数据进行判断和校准，从而提高系统信道信息传输的效率[5]。

4.3 信息向下传递

在5G 通信网络的建设过程中，需要考虑的问题还包括如果向下传递大规模天线接收到的信息，利用天线技术将信息向下传递，如果总体天线上的使用主体不断增加，就会降低信息和连接点相互结合的概率，将无法有效接收到信息，从而无法向下传递信息，也不能实现信息传输通道的建立。为了合理解决信息向下传输的问题，需要利用天线技术线路之间的互异性特点，根据线路属性不同的信息无法结合属性统一的连接点这一特点，提高连接点连接的精准度，从而促进信息的向下传递。为了实现信息传递的现代化，还需要对天线连接点之间的空间信号进行合理计算和判断，在大规模天线技术的应用过程中，将相关信息传递下去，从而确保5G 移动通信网络应用的顺利进行[6]。

4.4 合理配置系统资源

大规模天线技术能够确保无线资源利用率提高，但是，在目前的通信网络技术的使用过程中，基于时空两个维度和功率等层面的利用效率还没有达到初始目标。为了确保系统资源配置的合理性，需要进一步开发大规模天线技术的使用，降低资源分配的难度，大幅度提高其使用性能。随着科学技术的发展，对大规模天线技术进行优化，能够实现资源的无线传输，在未来的应用市场将会有无限的前景，能够解决无线传输系统一直存在的问题。但是，由相关研究可知，人员对于无线传输系统具有一定的影响，从而对其传输性能也产生影响，为了确保大规模天线的无线传输，需要基于科学基础合理应用分簇方法，在合理的范围内对资源进行优化配置，确保分簇的数量在无线传输允许的范围内。

4.5 信道测量与反馈

将大规模天线技术应用于5G 通信网络中，随着天线数量的增加，为了保证信息传递的效率和质量，需要对信道状态信息反馈进行合理的改造，确保信道测量和反馈具有一定的复杂度。根据大规模天线技术的不同创新点，需要按照互异性原则对FDD 系统进行处理。为了保证技术创新带来的效果，对于TDD 系统，需要基于上行、下行之间的互异性，测量上行通道以获取下行通道的相关信息，从整体性技术中获取精确的反馈。高频段的应用在大规模天线阵列的其他方面具有一定的便捷性，为了避免由于外在条件产生的不利影响，需要对大规模天线功能进行有效管控，并对系统中的相关技术进行升级和改造。

5 5G通信网络大规模天线技术发展及创新方向

在我国，5G 通信网络民用规模的不断扩大，移动通信行业已逐步开发出具有实用性的相关产品，但普及化程度仍旧不高，基础建设还没有在全国范围普及，国内的大规模天线技术尚未成熟，受众层面还较小。目前的网络匹配度无法适应大规模天线技术，在技术支持层面具有一定的范围，当前第四代移动通信网络无法结合大规模天线技术，该技术只有与第五代移动网络结合，才能保证使用性能的充分利用。如果盲目地将大规模天线技术应用于当前的用户家庭中，将会对整个网络和民众的生命安全产生一定的危害性。因此，在研究大规模天线技术的过程中，首要考虑的是人民群众的生命财产安全和安装的便捷性，充分发挥大规模天线技术自身的优势，按照5G 通信网络大规模天线技术的相关要求对其指标、质量和成本进行设计，未来的大规模天线产品和技术发展将走向高质量、高产能和低成本的方向，不断更新和优化现有的技术和产品。未来的5G 通信网络大规模天线技术的创新方向将围绕低剖面、轻量化、高精度、多合一等层面进行合理设计，从而实现新形式的大规模天线技术[7]。

6 结束语

综上所述，就目前的情况来看，虽然我国的5G 通信网络技术相比其他发达国家，发展的势头较猛，但是在全国范围还没有普及，相应的技术尚未成熟，全国性的基础建设还没有完善，但是已逐渐形成雏形。为了促进我国5G 通信网络的进一步发展，相关研究人员应当进一步对通信技术的相关内容进行深入研究，并解决大规模天线技术存在的问题，推动大规模天线技术在5G 通信网络的普及应用，更好地促进国内5G 通信网络的发展。