5G无线网络及其关键技术分析

2022-12-12潘文晓

通信电源技术 2022年15期

关键词：载波无线网络频谱

潘文晓

（公诚管理咨询有限公司，广东广州 510000）

0 引言

随着无线网络覆盖面的不断扩大，社会各界逐渐对无线网络技术提出了更高的要求。以4G技术为基础开发出性能更加良好的5G技术，该技术的应用大大提升了无线通信的速度与安全性，为人们的生活与工作提供有效支撑。

1 5G无线网络

5G技术是具有高速率、低延时与大连接特点的新一代宽带移动通信技术，目前已经得到广泛应用。基于5G技术实现的5G无线网络具有以下特点：一是数据传输速率快，峰值可以达到10 Gb/s，能够满足大规模数据的传输要求；二是控制接口时延很低，可达到1 ms以内，以此为车辆智能控制及远程精确控制等提供支持；三是存在很强的设备连接能力，有利于现代物联网的建设；四是相对于长期演进（Long Term Evolution，LTE）技术而言，具备更高的频谱效率；五是在连续广域覆盖与高移动性条件下，用户体验速度快；六是流量密度高[1]。

从本质上来说，5G无线网络以4G网络为基准，逐渐融合了其他技术，提升了数据传输效率，可以在更短的时间内传输更多数据。与此同时，其改善了服务器与用户间的连接，进一步增强数据传输质量。改造移动宽带网络，以实际需求为中心合理规划无线网络，设计对应的系统程序，以使数据通信更加顺畅。整个5G无线网络内，可在使用很小带宽的同时对各种网络进行部署，有利于大规模数据的传输，且有效减少数据传输时的成本，使得5G无线网络被广泛应用到智能家居、工业机器人控制、智慧城市等领域，以此为现代社会快速、稳定发展提供支持。

2 5G无线网络的关键技术

2.1 多载波技术

现代5G无线网络包含了诸多先进的科学技术，多载波技术是其中较为关键的一种，在对数据传输时以各种载波作为传播途径，以此达到提升数据传输效率的目的[2]。4G网络对数据传输时，通常是将数据流打包到一起后利用同一条通道进行传输，是一种串行传输方法，由于传输通道较少，因此传输效率相对较低。而多载波技术的应用可丰富数据传输途径，达到并行传输的目的，根据数据特点将其划分成多个规模较小的数据流，通过叠加处理后利用载波的形式予以传输，从而大大提升数据传输速率。5G无线网络构建时，为了确保其能够发挥出最大的作用，必须选择合理的滤波器，以保证移动通信信道数量与实际频谱要求相符。

2.2 高阶MIMO技术

多输入多输出（MultipleInput Multiple Output，MIMO）技术指系统安装了多个接收或发射元件，能够利用多条路径传输信号，以此提升通信质量，保证数据传输的精确性，其原理如图1所示。

图1 MIMO技术原理

该技术具备以下优点：一是高空间分辨率，能使用户采集大量空间资源数据且在多用户网络内自由对数据传输，以此提升了频谱质量；二是有效对光束范围进行控制，以此防止外界环境对数据传输造成较大干扰；三是发射功率调节简单，从而提高了整个系统的运行效率；四是能够优化预编码及检测器性能，不断提升系统的抗干扰能力。作为一种新技术，MIMO技术依然存在一些缺陷，未来应加强对MIMO技术的研究[3]。

2.3 全双工技术

双全工技术指交换机运行过程中，可以在向外传输数据的同时获取外界输送的数据，发送与接收不会出现冲突，分别利用相互独立的通道完成整个数据传输活动。该技术的应用，使得整个5G无线网络运行时具有更高的频谱利用率，扩大系统内部的频谱资源规模。需要注意的是，5G无线网络对该技术应用时经常会出现一些问题，例如在数据发送与传输时可能产生很大的差异或系统内部出现自干扰现象，在一定程度上影响数据的传输。在应用该技术时需要配合其他相关的通信技术构建完整的通信网络，从而提升信号处理质量，防止出现自干扰现象[4]。

2.4 波束赋形技术

波束赋形技术的应用可针对系统性能要求重新对基带信号进行分配，以得到最佳的分配方案，从而防止系统出现信号衰落问题，确保信号快速、准确传输的同时，降低空间损耗率。5G无线网络对这一技术应用时，先要构建出相应的系统模型并设置相应的参数，并以此为基础在模型内分别录入上行与下行运算方法，使得系统能够同时对接收数据与发送数据进行运算。目前，在5G无线网络领域内，该技术通常配合其他技术共同使用。

2.5 微基站技术

微基站指在楼宇或密集区安装的小型基站，其体积小、覆盖面积小，承载的用户量比较少。5G无线网络构建时，通过微基站的应用能够向用户提供良好的通信服务，大大减少占用空间[5]。同时，可将各类元件集成到一起，有利于对元件的高效保护，防止元件运行时出现各种问题。此外，微基站应用时无需构建独立的微机室。

2.6 自组织网络技术

现代无线通信领域内，以移动通信技术为基础，结合计算机网络技术研发出一种全新的通信技术，即自组织网络技术。在互联网内，不论用户中断处于何处，基于该技术均能保持良好的通信状态。现有自组织网络技术存在网络运行性能单一的问题，很容易受到外界诸多因素的干扰，未来需要加强对该技术的研究，以此进一步提升其应用效果。

2.7 软件定义网络

从本质上来说，软件定义网络并非是一种技术，而是一种全新的网络框架。通过该框架的应用，能够在网络内构建多条通道，并赋予每条通道不同的功能，使得网络功能保持相对独立，确保数据的发送与接收不会相互干扰，在提升整个网络性能的同时，精简网络结构[6]。相关人员对5G无线网络开发时，则应加强对软件定义网络的重视程度，有效将其融入到5G无线网络内，以加强无线网络的管理效果，不断提升无线网络的性能。

3 5G无线技术的规划

3.1 合理进行无线网络布局

现代社会发展进程中，想要使5G无线网络发挥出更大的作用，应准确找出那些会对网络建设与运行造成影响的因素，以此为基础合理制定高质量的5G无线网络规划方案，确保整个网络能够安全稳定运行。根据5G网络频谱特点的不同，可将其划分成2种类型，一种为低频段，另一种为高频段。在5G网络布置过程中，应加强对2类频谱的重视程度，注意2者可能发生的问题[7]。5G无线网络设计时，必须利用现有科学技术手段有效解决这些问题，以使5G无线网络可在实际当中发挥出更大的作用。

3.2 遵循以用户为中心的原则

用户不仅是5G无线网络的建设者，还是网络的直接使用者，所有性能、功能的规划与设计均是为了向用户提供良好的通信服务。在对5G无线网络规划时，必然要遵循以用户为中心的原则[8]。5G无线网络属于城市公共基础设施的一部分，因此对其进行建设时应考虑城市整体规划，确保5G无线网络能够发挥出应有作用的同时，不会对城市规划造成干扰，以加快推动现代城市向着更加良好的方向发展。与此同时，对于不同城市来说，所处地理位置及经济发展水平完全不同，因而在选择基站位置时应同时考量成本与性能2个要素，确保整个5G无线网络性能良好的同时，降低网络建设成本。5G基站建设过程中，应通过对原4G网络运行情况的分析，合理划分用户类型，并针对各类型用户的特点设计出最佳的5G无线网络建设方案[9]。