李俊治

摘要：21世紀(jì)已經(jīng)是一個(gè)信息社會(huì)，各個(gè)行業(yè)對(duì)信息的需求量已經(jīng)越來越大。國與國之間也不斷展開信息之間的較量，而信息的傳播速度以及質(zhì)量離不開無線通信技術(shù)的發(fā)展。第五代無線通信技術(shù)對(duì)各國的實(shí)質(zhì)性發(fā)展都起到一定的作用。本文將會(huì)對(duì)5G無線通信網(wǎng)絡(luò)物理層關(guān)鍵技術(shù)，即毫米波通信技術(shù)以及大規(guī)模MIMO技術(shù)進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：5G無線通信；物理層技術(shù)；毫米波通信技術(shù)；大規(guī)模MIMO技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0030-01

無線通信技術(shù)的發(fā)展一直影響著人們的生活，從最初的模擬調(diào)制通信技術(shù)到數(shù)字調(diào)制通信技術(shù)，再到2G、3G移動(dòng)通信時(shí)代，直到今天的4G移動(dòng)通信，無線通信技術(shù)一直不斷發(fā)生著重大的變革。

1 毫米波通信技術(shù)

通信技術(shù)的發(fā)展離不開對(duì)頻譜資源的利用，目前對(duì)頻譜資源的利用主要集中在300MHz到3GHz的頻段，對(duì)毫米波的利用非常有限，毫米波中包含大量的頻譜資源。對(duì)毫米波中的頻段資源進(jìn)行利用也是5G無線通信技術(shù)的重要內(nèi)容。其中，對(duì)毫米波的研究?jī)?nèi)容主要包括：路徑損耗、建筑物穿透損耗以及雨衰等。

1.1 路徑損耗

發(fā)射功率的敷設(shè)擴(kuò)散以及信道對(duì)傳輸?shù)挠绊懽饔檬菍?dǎo)致路徑損耗的主要原因。這也是無線通信技術(shù)中不可避免的問題，遇到干擾、噪聲以及其他信號(hào)的影響都會(huì)造成一定程度的損耗情況，除此之外，信號(hào)的自身情況也會(huì)造成一定的損耗。研究表明，頻率越高，損耗越嚴(yán)重，這就意味著相對(duì)于其他波段，毫米波的損耗情況更嚴(yán)重，這也是毫米波研究過程中的一個(gè)困難。在實(shí)際中，在高頻段通過使用大規(guī)模的接受發(fā)射天線，可以對(duì)能量進(jìn)行一定的聚集，獲得較好的增益情況，進(jìn)而改善毫米波損耗過大的情況。

1.2 建筑物穿透損耗

在對(duì)通信技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)信號(hào)通過建筑物時(shí)，會(huì)發(fā)生一定的損耗，并且這種損耗跟頻率有關(guān)，通常低頻段的信號(hào)可以在穿透建筑物時(shí)，保留較好的信號(hào)強(qiáng)度。毫米波在這方面的損耗要更大些。這就意味著使用毫米波進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)，很可能由于信號(hào)損耗過大導(dǎo)致失真，不過目前隨著無線網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，可以在室內(nèi)的有效范圍之內(nèi)使用WIFI增加信號(hào)強(qiáng)度，保證信號(hào)質(zhì)量。

1.3 雨衰

對(duì)傳播特性的研究也是毫米波研究的重要內(nèi)容，其中雨衰作為一個(gè)重要因素不得不提。雨衰能夠?qū)o線系統(tǒng)的傳播路徑長(zhǎng)度進(jìn)行影響，進(jìn)而使信號(hào)的可靠性下降，這樣就會(huì)對(duì)高頻段的微波鏈路造成一定的限制。隨著雨量的增大，對(duì)毫米波系統(tǒng)的干擾效果會(huì)越來越明顯。其中雨滴的作用還會(huì)使信號(hào)發(fā)生散射，使信號(hào)的質(zhì)量嚴(yán)重下降。

2 大規(guī)模MIMO技術(shù)

作為5G無線通信網(wǎng)絡(luò)物理層的另外一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，大規(guī)模MIMO技術(shù)對(duì)于無線通信技術(shù)的發(fā)展具有重要的作用。對(duì)該技術(shù)的研究主要會(huì)通過對(duì)大規(guī)模MIMO技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹，該技術(shù)的信道狀態(tài)信息的獲取方式以及大規(guī)模MIMO在高頻段的應(yīng)用進(jìn)行。

2.1 大規(guī)模MIMO簡(jiǎn)介

不同于傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)，大規(guī)模的MIMO技術(shù)可以降低硬件的復(fù)雜程度、提高信息處理效率以及降低能量損耗，同時(shí)還可以降低租賃成本。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及云計(jì)算大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)已經(jīng)面臨淘汰的邊緣。當(dāng)前對(duì)信息的需求量以及信息的處理效率都有了明顯的提升。基于大規(guī)模MIMO的幾大優(yōu)勢(shì)如：提高系統(tǒng)容量、降低成本以及增強(qiáng)抗干擾能力，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究已經(jīng)成為5G無線通信技術(shù)的重要工作。

2.2 信道狀態(tài)信息的獲取

大規(guī)模MIMO技術(shù)盡管具備一定的優(yōu)勢(shì)，但在研究過程中依然具有一定的問題出現(xiàn)。隨著天線數(shù)量的不斷增加，基站對(duì)信息的接受要保證精確，對(duì)信道狀態(tài)信息的獲取就產(chǎn)生了一定的挑戰(zhàn)。通常利用時(shí)分雙工，將上行信道和下行信道的信息進(jìn)行交互完成對(duì)信息的接受。不同于頻分雙工，時(shí)分雙工可以對(duì)信道的開銷進(jìn)行有效降低，省去建立反饋的麻煩，可以保證基站中天線數(shù)量不受限制。只是這種方式在高速移動(dòng)的環(huán)境下對(duì)信號(hào)的質(zhì)量難以保證。通過上行訓(xùn)練，不同區(qū)域的用戶同時(shí)通過導(dǎo)頻向基站發(fā)送信號(hào)時(shí)，會(huì)造成一定的混亂現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)頻污染。

2.3 大規(guī)模MIMO在高頻段的應(yīng)用

大規(guī)模MIMO技術(shù)會(huì)使用大量的基站天線設(shè)備，這將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備處理能力以及相應(yīng)的布局和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作帶來一定的挑戰(zhàn)。對(duì)天線形態(tài)的不斷調(diào)整會(huì)不斷降低工程的難度系數(shù)，這也是大規(guī)模MIMO技術(shù)的重要發(fā)展方向。不過在大型收發(fā)信號(hào)的能量損耗以及接受天線端的模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換上還會(huì)有一定的問題，仍然值得技術(shù)人員加強(qiáng)重視。

3 結(jié)語

綜上所述，無線通信技術(shù)不斷改善著人們的生活方式，為大家的生活帶來更多的便利條件。5G無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展相信會(huì)為整個(gè)社會(huì)帶來全新的面貌。本文通過對(duì)其物理層重點(diǎn)技術(shù)的介紹，可以看出毫米波技術(shù)以及大規(guī)模MIMO技術(shù)將會(huì)是5G無線通信技術(shù)的重要技術(shù)。只是當(dāng)前的研究依然存在一定的問題，要想保證新的無線通信技術(shù)可以更好的為社會(huì)服務(wù)，還應(yīng)該對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究不斷加強(qiáng)，并通過不斷試驗(yàn)工作，改善技術(shù)水平。

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