摘 要：本文首先介紹了5G的大規(guī)模天線無線產(chǎn)生背景，然后對大規(guī)模天線無線傳輸進(jìn)行了概述，接著詳細(xì)介紹了5G的大規(guī)模天線無線傳輸理論與技術(shù)分析，包括大規(guī)模天線系統(tǒng)的信道信息獲取，傳輸方法，資源配置等。供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：5G；大規(guī)模天線；無線傳輸

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0284-02

前 言

近幾年來，移動數(shù)據(jù)流量幾乎呈指數(shù)增長，同比增長2020年將達(dá)到目前的一千倍。同時，隨著信息技術(shù)對能源消耗的比重越來越大，降低移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能耗已逐漸成為移動通信發(fā)展的一個重要目標(biāo)。第四代移動通信系統(tǒng)（4G）將很難滿足未來移動通信的頻譜利用率和能效要求。第五代移動通信系統(tǒng)（5G）的頻譜利用率和能源效率構(gòu)成了巨大的挑戰(zhàn)。如何在4G的基礎(chǔ)上，在無線移動通信中進(jìn)一步將頻譜效率和功率效率提高一個數(shù)量級，為5G的核心。所以，5G的發(fā)展是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的需要，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線傳輸技術(shù)的新變化，從根本上解決了移動通信的頻譜效率和功率的問題，實現(xiàn)更高的頻譜效率和綠色無線通信的雙目標(biāo)。

1 5G大規(guī)模天線無線的產(chǎn)生

社會的不斷發(fā)展，人們的通信業(yè)務(wù)也在不斷增加，對數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)念愋秃蛢?nèi)容也有所增加，現(xiàn)在的4G無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能很好的服務(wù)于人們的生產(chǎn)和生活，其天線設(shè)置的數(shù)量少，對空間的判斷能力差，在使用性能方面對自身的局限性很大，沒辦法跟上現(xiàn)代社會發(fā)展的快節(jié)奏。在這種發(fā)展背景下，越來越多的人的注意到5G的大型天線的無線網(wǎng)絡(luò)。5G大型天線的無線功能有其優(yōu)勢，MIMO技術(shù)挖掘資源，可以獲得分集增益和復(fù)用增益四線目標(biāo)，達(dá)到功率增益，達(dá)到社會對高效率數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)容量的要求。

2 大規(guī)模天線無線傳輸?shù)母攀?/p>

利用多天線發(fā)送和多天線接收（MIMO）無線技術(shù)是挖掘空間維度資源，提高頻譜效率和功率效率的基本途徑。目前，MIMO技術(shù)已被IEEE（802.11）和其他無線通信標(biāo)準(zhǔn)所采用。然而，現(xiàn)有4G基站天線配置較少，空間分辨率較低，性能增益仍然有限。在現(xiàn)有的系統(tǒng)配置下，近似多用戶MIMO容量傳輸?shù)膹?fù)雜度仍然很高。

分布式天線系統(tǒng)是挖掘空間維度資源的另一種方式。在分布式天線系統(tǒng)中，多個天線裝配在不同地理位置的節(jié)點上，通過高速返回鏈路連接到基帶處理單元，然后協(xié)作與單個或多個移動通信終端進(jìn)行通信。分布式天線系統(tǒng)通過節(jié)點之間的協(xié)作在多個節(jié)點和用戶之間形成分布式MIMO信道。形成協(xié)作MIMO。協(xié)作多輸入多輸出（MIMO）三種MIMO不僅能獲得收益，并獲得額外的分集增益和功率效率。此外，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中天線配置節(jié)點數(shù)目有限，協(xié)作MIMO性能增益受限。為了適應(yīng)移動數(shù)據(jù)流量密集的趨勢，突破現(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)的局限性，研究人員將在熱點地區(qū)覆蓋顯著增加了協(xié)同節(jié)點或小區(qū)的數(shù)量，或大型陣列天線在每個節(jié)點代替多個天線的電流使用，由此產(chǎn)生的大規(guī)模協(xié)作（如圖1所示）的無線通信環(huán)境，為了更深入地挖掘和利用無線空間資源，將解決未來移動通信的頻譜利用率和功率效率問題。

大型天線系統(tǒng)的基本特點是：在基站覆蓋范圍內(nèi)配置幾十個甚至幾百根天線，相比4G系統(tǒng)的4或8）天線數(shù)目增加了一個多量級。天線可以分散在小區(qū)內(nèi)（稱為大規(guī)模分布式MIMO，），或者集中在大規(guī)模天線陣列（稱為大規(guī)模MIMO），如圖1所示。理論研究和初步性能評估結(jié)果表明，基站天線（天線總數(shù)）或分布節(jié)點數(shù)趨于無窮大時，將趨向于正交多用戶信道之間。在這種情況下，高斯噪聲和非相關(guān)區(qū)域之間的干擾將趨于消失，而用戶發(fā)送功率可以任意低。

3 5G的大規(guī)模天線無線傳輸理論與技術(shù)分析和研究

3.1 大規(guī)模天線系統(tǒng)的信道信息獲取

在天線系統(tǒng)中，由于基站天線數(shù)量的增加和用戶數(shù)量的增加，信息的獲取成為系統(tǒng)發(fā)展的一個重要障礙?？刂茖?dǎo)頻的開銷是獲取信息的一項重要內(nèi)容。當(dāng)高頻開銷比用戶數(shù)大時，會對系統(tǒng)信息的獲取造成阻礙，因此人們需要把導(dǎo)頻資源的作用充分發(fā)揮出來，如對較低的導(dǎo)頻開銷進(jìn)行深入研究，可以能夠更準(zhǔn)確地獲取信息。導(dǎo)頻的研究主要是包括導(dǎo)頻復(fù)用方法、信號設(shè)計等。另外，在時分雙工系統(tǒng)中，雖然空中信道滿足使用要求，但如果考慮其他因素對信道整體運行的影響是不符合要求的，特別是在互易性上，進(jìn)行校準(zhǔn)是天線系統(tǒng)功能的重要組成部分。互易校準(zhǔn)有兩種主要類型：①硬件電路校準(zhǔn)。在這種校準(zhǔn)過程中，需要進(jìn)行兩種設(shè)備的連接。在線路系統(tǒng)上發(fā)送和接收電路，形成電路并對其進(jìn)行校準(zhǔn)。②空間信號校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)方法中，只需接收所需的校準(zhǔn)信號，計算校準(zhǔn)系數(shù)即可完成校準(zhǔn)。利用上述兩種方法，對信道的互易性進(jìn)行了校準(zhǔn)，有利于信息獲取的實現(xiàn)。

3.2 信道信息傳輸理論與技術(shù)

信息傳輸通道技術(shù)的理論，這是5G大型天線無線傳輸理論的主要技術(shù)之一。在5G無線系統(tǒng)中的大型天線中，隨著人員用量的增加，隨著天線數(shù)量的增加，信息量和數(shù)據(jù)量不斷增加。對5G大型天線無線傳輸造成了局限性。信道信息的獲取與傳輸、控制和管理是主要任務(wù)，需要更多的財政支出，當(dāng)導(dǎo)頻的頻率高時，財務(wù)支出高于多個主體時，信息和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將增加難度。因此，要充分發(fā)揮試點的積極作用，加大試點支出和財政支出的研究和分析力度。在試點財務(wù)支出中，對實際運行情況進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究。發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)采用頻率技術(shù)可以用來操作和設(shè)計信號，以確保試點財務(wù)支出的合理性。相互各向異性是確保通道校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。信道異質(zhì)性標(biāo)準(zhǔn)包括以下內(nèi)容：①電路判斷和校準(zhǔn)。它主要用于硬件電路的判斷和校準(zhǔn)。通過復(fù)用器和耦合裝置連接信道天線，保證信道傳輸和接收的有序發(fā)展。②判斷和校準(zhǔn)空間信號。確定和計算校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和信息，以實現(xiàn)現(xiàn)代化信息和數(shù)據(jù)采集的目標(biāo)。

3.3 大規(guī)模天線無線傳輸?shù)姆椒?/p>

大型天線的無線傳輸和使用人員與無線信道接入信道有很大的聯(lián)系，這兩種理論基礎(chǔ)不同，主要是基于這兩種理論，用于傳輸。從理論上講，相關(guān)信道需要進(jìn)行信息的傳遞和協(xié)商，主要利用檢測的功能，保證目標(biāo)的有效傳達(dá)。在大型天線無線傳輸系統(tǒng)中，如果存在天線數(shù)量增加現(xiàn)象，會對內(nèi)容的傳達(dá)難度造成增加，傳輸效率很低，傳輸無法實現(xiàn)?？偟恼f，大型天線在無線傳輸過程中，MIMO技術(shù)在應(yīng)用時，當(dāng)天線數(shù)量達(dá)到最大時，可以利用MRT技術(shù)來應(yīng)用在下行鏈路，上行可以把最大比整合和合并，對容量和性能的要求得到滿足，減少了用于無線規(guī)模不斷擴(kuò)大的大型天線，上行和下行的工作難度，減少了上行和下行的復(fù)雜性。第二，實際上，其他因素導(dǎo)致大規(guī)模天線的無線傳輸復(fù)雜度增加，可以采用空分多址方式，利用接收設(shè)備等方式進(jìn)行先進(jìn)傳輸。

3.4 用于大型天線無線系統(tǒng)的資源分配

在大型無線天線傳輸系統(tǒng)中，我們需要使用未提及的資源，為了確保資源的合理使用，首先，有必要優(yōu)化無線中大天線的不同資源傳輸系統(tǒng)。在某個系統(tǒng)中很難實現(xiàn)大規(guī)模的天線無線傳輸。為保證大型天線無線電系統(tǒng)資源應(yīng)用的合理性，保證其資源優(yōu)化工作的有序開展，需要進(jìn)一步分析大型天線無線傳輸系統(tǒng)。通過對大型無線傳輸系統(tǒng)天線的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)利用統(tǒng)計空間方法具有較好的實際應(yīng)用價值。它降低了大規(guī)模天線無線傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜度，降低了MIMO的復(fù)雜度。統(tǒng)計空間聚類方法對受試者的使用有一定的影響。在這種發(fā)展情況下，為保證大天線無線傳輸?shù)暮侠硇?，必須保證科學(xué)的聚類方法，嚴(yán)格控制簇數(shù)。集群計算用于實現(xiàn)資源的合理分配。大型天線無線傳輸資源的優(yōu)化方法一直是人們關(guān)注的話題。從發(fā)展的角度來看，大型天線無線傳輸資源的優(yōu)化需要改進(jìn)和創(chuàng)新，提高資源優(yōu)化的能力和效率，促進(jìn)大型天線無線傳輸?shù)陌l(fā)展。

4 結(jié) 語

5G的大型天線無線傳輸理論是社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，具有時代特征。本文對5G大規(guī)模無線傳輸天線進(jìn)行了理論分析和研究。主要研究信道信息傳輸?shù)睦碚摵图夹g(shù)，無線傳輸?shù)闹饕椒ㄒ约百Y源分配的分析和研究。在深入的研究和分析中，發(fā)現(xiàn)5G無線傳輸天線和通信具有高效率的優(yōu)點。它提高了無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜水平，實現(xiàn)了綠色無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)，滿足了人們大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

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收稿日期：2018-3-20