賈 璐

(上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 世賽學(xué)院，上海 201411)

0 引言

5G技術(shù)作為第五代移動通信技術(shù)，具有高速、低時延等特性，是實現(xiàn)人與人之間的互聯(lián)互通的新一代移動通信技術(shù)。從移動通信發(fā)展的規(guī)律出發(fā)，5G技術(shù)無論是在傳送速度上，還是在資源使用上，都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4G。同時，應(yīng)用5G技也將明顯提高無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率、系統(tǒng)的安全性以及用戶的使用體驗[1]。根據(jù)一些專家和學(xué)者的分析，5G在無線技術(shù)和資源利用方面，將會比4G快十倍。而且，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，通信網(wǎng)絡(luò)的智能化程度也會提升25倍。5G通信技術(shù)在為人們帶來便利的同時，也給通信信道提出了更高的要求。

通信信道是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃话銇碇v，通信信道可以分為上行信道和下行信道，其中，下行信道也就是輸出信道，具體包括下行專用物理信道、物理下行共享信道等類型，不同類型的下行物理通道的作用各不相同，但是它們之間存在著某種關(guān)聯(lián)，它們之間的相互協(xié)作，確保了整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過對下行鏈路的控制，可以加快用戶的數(shù)據(jù)傳遞，為用戶提供更好的服務(wù)，滿足用戶的某些需求。為了提高通信信道的應(yīng)用效率、為5G通信技術(shù)提供支持，設(shè)計并開發(fā)了5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)。

當(dāng)前通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)已經(jīng)取得了一定的研究成果。文獻(xiàn)[2]設(shè)計了基于云計算的分布式大數(shù)據(jù)多通道并行控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由分布式大數(shù)據(jù)多路數(shù)據(jù)存儲處理模塊同步存儲數(shù)據(jù)單元和數(shù)據(jù)多路實時處理單元組成；多路并行控制模塊主要由多路并行管理單元、多路由狀態(tài)掃描單元和生成數(shù)據(jù)流單元組成，實現(xiàn)分布式大數(shù)據(jù)多通道并行控制。然而通過系統(tǒng)應(yīng)用反饋發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的傳輸控制系統(tǒng)存在控制效果不佳的問題，主要體現(xiàn)在傳輸數(shù)據(jù)丟失、傳輸速度控制誤差大、通信下行信道傳輸擁塞事故頻發(fā)等方面。

針對當(dāng)前現(xiàn)有5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)出現(xiàn)控制效果不佳的問題，本文設(shè)計了基于聚合等級的5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對傳輸控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，以期能夠提升系統(tǒng)的信道傳輸控制效果。

1 5G通信下行信道傳輸控制硬件系統(tǒng)設(shè)計

1.1 DSP協(xié)處理器

DSP的主要功能模塊包括：流量管理模塊、 PKTDMA模塊和128比特數(shù)據(jù)流交換機(jī)，內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 DSP協(xié)處理器結(jié)構(gòu)框圖

在DSP協(xié)同處理程序中，可以將數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)流或分組傳輸至PKTDMA。DSP的各個功能模塊均與數(shù)據(jù)流交換器連接，DSP在使用各個功能模塊時，先對包頭進(jìn)行配置，再由TM模塊將包頭數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹SS模塊，BSS模塊按照包頭的次序向各個模塊發(fā)送數(shù)據(jù)包。然后，當(dāng)某一子模塊完成對該數(shù)據(jù)的處理后，該包頭的相關(guān)信息被刪除，產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)包，并將其傳輸給BSS模塊。在配置信息分析完畢后，BSS對下一包頭的信息進(jìn)行識別，然后將該信息傳遞給下一組進(jìn)行處理。這樣，當(dāng)包頭包含的全部模塊都對數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，最后的數(shù)據(jù)由PKTDMA傳送給接收隊列，而接收隊列則可以利用累積隊列來監(jiān)聽生成一個中斷，并告知CPU的工作內(nèi)容。

1.2 通信數(shù)據(jù)采集器

傳統(tǒng)5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器選用的是4路采集通道，可以采集電流型和電壓型的通信數(shù)據(jù)。然而由于5G通信信道數(shù)量較多，使用傳統(tǒng)的4路采集器會存在采集時間長的問題。因此在現(xiàn)有采集器的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大采集通道數(shù)量至8路，擴(kuò)展后的通信數(shù)據(jù)采集通道原理如圖2所示。

圖2 通信數(shù)據(jù)采集通道示意圖

在優(yōu)化設(shè)計的數(shù)據(jù)采集器中內(nèi)置一個TLC2543芯片，該芯片能夠?qū)崿F(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的整合，并將任意通道的電流信號轉(zhuǎn)換成為電壓信號，保證數(shù)據(jù)信號的格式統(tǒng)一。

1.3 信道傳輸控制器

信道傳輸控制器是控制系統(tǒng)軟件控制程序的主要運(yùn)行環(huán)境，用來產(chǎn)生控制信號并作用在相應(yīng)信道對象上[4]。以提高信道傳輸控制效果為目的，在傳統(tǒng)控制器的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后控制器的運(yùn)行原理如圖3所示。

圖3 信道傳輸控制器運(yùn)行原理圖

接收模塊的設(shè)計如圖3所示，其核心是從所接收的數(shù)據(jù)流中抽取出時鐘同步，從而確保了數(shù)據(jù)的恢復(fù)。同步模塊通過取樣的方法來恢復(fù)數(shù)據(jù)時鐘，采集到的同步序列片段后，再標(biāo)注出最優(yōu)的樣本，用于對剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別，當(dāng)確定幀標(biāo)題和校驗號正確后，將接收到的指令發(fā)送給DSP協(xié)同處理單元[5-7]。

2 5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

2.1 構(gòu)建通信下行信道模型

根據(jù)通信下行信道的空間和運(yùn)行特點，構(gòu)建相應(yīng)的信道模型[8-9]。物理信道是頻分和時分的組合，一個信道傳輸子幀中包含兩個連續(xù)的時隙，對于子幀i來說，時隙的編號是2i和 2i+1。在5G通信下行信道空間結(jié)構(gòu)下，可以得出其在工作狀態(tài)的沖激響應(yīng)表達(dá)式為：

(1)

式中,t和τ分別為通信時長和時延，變量γ(t)、δ(τ)對應(yīng)的是信道矩陣系數(shù)和狄拉克函數(shù)，參數(shù)κ和N分別表示萊斯因子和5G通信網(wǎng)絡(luò)中的信道數(shù)量，另外Hn(t)代表通信信道天線矩陣，其表達(dá)式如下：

Hn(t)=(hu,s,n(t))

(2)

其中：hu,s,n(t)為5G通信下行信道的傳輸信息，角標(biāo)u、s和n分別為數(shù)據(jù)傳輸方向、相位和占用信道數(shù)量[10]。將上述信道運(yùn)行原理與構(gòu)建的通信下行信道空間結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行融合，得出最終的通信下行信道模型構(gòu)建結(jié)果。

2.2 判定通信下行信道實時狀態(tài)

一般來講通信下行信道的狀態(tài)可以分為空閑、占用和停用3種，其中空閑表示的是信道當(dāng)前未執(zhí)行任務(wù)傳輸任務(wù)，占用指的是信道正處于執(zhí)行傳輸任務(wù)階段，而停用表示的是當(dāng)前下行信道處于異常狀態(tài)，短期時間內(nèi)不能執(zhí)行傳輸任務(wù)。通過通信下行信道實時狀態(tài)的判定，可以確定系統(tǒng)的傳輸控制程序的執(zhí)行范圍[11]。在判定過程中，假設(shè)信道信息都存在于Lcp中，采用最小二乘估計方法得到的傅里葉轉(zhuǎn)換到時間域，在時間域設(shè)定合適的門限，保持比Lcp長的閾值更高的取樣點，把低于門限的樣本歸零，再把它恢復(fù)到頻率域，最終得到全通信下行信道的狀態(tài)信息，記為St。然而5G通信下行信道的狀態(tài)會根據(jù)傳輸任務(wù)實時發(fā)生變化，因此需要計算信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，計算公式如下：

(3)

式中，變量pi,j為下行信道在時隙k處的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，P為狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣[12]。綜合考慮當(dāng)前信道狀態(tài)信息以及轉(zhuǎn)移概率的計算結(jié)果，可以得出通信下行信道任意時刻的狀態(tài)判定結(jié)果。

2.3 采集與處理5G通信下行信道傳輸數(shù)據(jù)

一個5G通信下行信道傳輸?shù)男盘柖x為X(t)，為保證采集到的原始數(shù)據(jù)信號不失真，取樣頻率應(yīng)嚴(yán)格超過2f。信道的數(shù)據(jù)獲取分為兩個階段，第一階段是取樣，即把接收到的信號通過取樣電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。第二步是恢復(fù)，即把離散的數(shù)字信號恢復(fù)為原來的模擬信號。由于初始仿真信號在時間上不斷地改變，因此取樣的方法是在時域內(nèi)以t為單位的時間間隔獲取原始模擬信號的數(shù)值，設(shè)定取樣間隔的范圍為[0.1 ms，1 ms]。在對信號進(jìn)行取樣后，會產(chǎn)生一系列的數(shù)值，每個數(shù)值表示在特定的取樣時間內(nèi)信號的量化數(shù)值[13]。如果取樣頻率足夠高，也就是取樣時間t，取樣值就會含有完整的資料。從這一點出發(fā)，重構(gòu)信號實際上就是對所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行差值運(yùn)算，即根據(jù)離散的數(shù)據(jù)x[n]，通過數(shù)學(xué)變換來計算出連續(xù)的信號x(t)，具體的差值處理過程如下：

(4)

將所有的離散采樣數(shù)據(jù)代入到公式(4)中，將其轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號，并通過與初始采集數(shù)據(jù)的融合，完成信道傳輸數(shù)據(jù)資源的采集與處理工作。

2.4 根據(jù)聚合等級分配信道傳輸資源

不同類型和大小的傳輸資源需要選擇合適的下行信道，在剔除停用信道的情況下，根據(jù)信道的聚合等級實現(xiàn)傳輸資源的分配[14]。聚合等級主要就是信道中子幀之間的聚合程度等級，不同等級的信道對應(yīng)的碼率和抗干擾性不同。將5G通信下行信道的聚合程度分為4個等級，具體的等級劃分情況及其與子幀、承載量之間的關(guān)系，如表1所示。

表1 通信下行信道聚合等級數(shù)據(jù)表

從表1中可以看出，每一條通信下行信道由1、2、4或8個子幀組成，每一個子幀中都含有6個REG捆綁，REG綁定是指當(dāng)控制資源集合進(jìn)行交錯時的交錯單元，REG綁定由6個REG構(gòu)成，而REG的大小則對應(yīng)于一個時域的符號，等于信道承載容量的數(shù)值，也就是在頻域中占有12個資源單位[15]。在資源分配之前首先選擇合適的信道聚合等級，即要求選擇的信道滿足如下關(guān)系式：

(5)

2.5 實現(xiàn)5G通信下行信道傳輸控制

以分配的傳輸資源和5G通信下行信道作為控制對象，在控制器設(shè)備的支持下，實現(xiàn)系統(tǒng)的傳輸控制功能。

2.5.1 信道增強(qiáng)控制

信道增強(qiáng)控制的目的是降低數(shù)據(jù)資源在傳輸過程中產(chǎn)生的路徑損耗，最大程度保證數(shù)據(jù)的傳輸正確性，減少數(shù)據(jù)傳輸丟失量。在自由空間下，數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的路徑損耗可以表示為：

Lroute=Psend-Preceive+Gt+Gr

(6)

式中，Psend、Preceive、Gt和Gr分別為發(fā)送功率、接收功率及發(fā)送與傳輸過程中產(chǎn)生的信道增益。采用波束掃描的方式，對5G通信下行信道進(jìn)行增強(qiáng)控制，波束掃描采用了模擬波束賦形與數(shù)字預(yù)編碼相結(jié)合的方法，模擬波束賦形使用了二維子陣分割技術(shù)，將一塊平板上的天線分成兩個方向，在豎直方向和橫向方向上進(jìn)行波束賦形，再利用克羅內(nèi)克積為端口，將信號從一端到一塊板的虛擬矩陣[17]。而在數(shù)字預(yù)編碼中，利用奇異值分解技術(shù)，利用選取的模擬接收波束，進(jìn)行數(shù)字預(yù)編碼。在各種極化方向土壤、不同的仿真波束、信道信息下，其奇異值的分解效果各不相同，因此可以根據(jù)公式(6)計算出的路損值確定波束掃射強(qiáng)度參數(shù)，保證信道的精準(zhǔn)增強(qiáng)效果。

2.5.2 信道數(shù)據(jù)發(fā)送/接收端控制

通信數(shù)據(jù)的傳輸主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送、信道傳輸和數(shù)據(jù)接收3個步驟，無控制下的數(shù)據(jù)發(fā)送流程如圖4所示。

圖4 通信下行信道數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖

同理可以得出無控制下信道數(shù)據(jù)接收流程。在此基礎(chǔ)上，分別針對發(fā)送和接收模塊編寫控制程序。在傳送數(shù)據(jù)前，由幀同步發(fā)生模塊所產(chǎn)生的訓(xùn)練代碼和幀首數(shù)據(jù)流傳送到射頻段，從 SRAM中讀出傳送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過并行-串變換裝置，輸入到通道控制器，執(zhí)行16比特CCITT-CRC的編碼，再利用多項式生成序列加擾碼，以碼率傳送到射頻單元。整個傳輸過程都是通過基帶處理器控制器來實現(xiàn)的[18]。由于系統(tǒng)中高速的數(shù)據(jù)傳送速度與無線通道所能承受的較低的速率，因此，需要在一定程度上兼顧調(diào)整碼率、識別多個用戶的能力，并在一定程度上限制了區(qū)域和功率消耗。傳輸緩沖區(qū)使用了兩個緩沖區(qū)來進(jìn)行乒乓運(yùn)算，構(gòu)成碼型的調(diào)制模塊可以按實際需求進(jìn)行調(diào)換。在傳輸時，由基帶控制模塊產(chǎn)生訓(xùn)練序列和幀頭，并加入驗證碼。驗證代碼用于對多個使用者之間的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行區(qū)分。另外，為了直接改變編碼率調(diào)節(jié)指令，還要執(zhí)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率控制。而接收模塊控制主要就是完成信號的解調(diào)工作，具體的信號解調(diào)過程可以表示為：

(7)

式中，y(m)和r(m)分別為接收端的實際接收數(shù)據(jù)和解調(diào)處理結(jié)果，λ為解調(diào)系數(shù)。由此完成對通信信道發(fā)送端和接收端的控制。

2.5.3 信道傳輸干擾控制

受到多個5G通信下行信道的相互影響，信道內(nèi)部可能會出現(xiàn)干擾信號，這也是導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)丟失的關(guān)鍵因素之一。因此在信道執(zhí)行傳輸任務(wù)過程中，需要檢測信道中是否存在干擾，并對干擾信號進(jìn)行抑制控制。利用周期特性檢測方式，即利用信號與噪聲的差異性，對其進(jìn)行了周期平滑分析。在通訊系統(tǒng)中，由于信號的采集、調(diào)制等過程會使信號的統(tǒng)計特征發(fā)生顯著的周期性變化，而噪聲是一種穩(wěn)定的信號，它的統(tǒng)計特征沒有周期性，因此可以利用周期平滑特征對信號進(jìn)行識別。公式(8)表示了5G通信下行通道的噪聲信號原理。

(8)

式(8)中，變量T、f和t分別代表周期、頻率和檢測時間，xi(u)為實時通信信號。最終計算得出S(f)的值為0，表示當(dāng)前通信下行信道中無噪聲信號，否則證明當(dāng)前信道存在噪聲信道，且信號的干擾度可以表示為：

Intψ(c) = ∑n(c)×ωi(j)

(9)

其中：n(c)和ωi(j)分別為噪聲信號及其所在信道的權(quán)重值。最終針對存在噪聲信號的信道采用前向連續(xù)均值消除的方式進(jìn)行噪聲抑制控制，對無干擾信道的干擾功率進(jìn)行統(tǒng)計，設(shè)置控制門限值，之后將信道干擾度與設(shè)置門限值進(jìn)行比較，將低于閾值的信道視為無干擾信道，大于閾值的信道被視為干擾信道，隨后未受到干擾的信道干擾度并重新計算門限值重新比較，直到未受到干擾的信道數(shù)目固定不變[19]。

2.5.4 信道傳輸速率控制

采用多通信信道并行傳輸?shù)姆绞剑瑢崿F(xiàn)5G通信下行信道傳輸速度的控制。將命令發(fā)送到分布式大數(shù)據(jù)多通道數(shù)據(jù)存儲和處理模塊中的管理 RF狀態(tài)機(jī)，讀取分布式大數(shù)據(jù)傳送通道中的數(shù)據(jù)，加快數(shù)據(jù)的處理和傳送，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，使得數(shù)據(jù)可以多通道并行傳輸。在完成了這些數(shù)據(jù)的處理之后，多通道并行管理單元會再次發(fā)出命令，允許通道的正常工作[20]。在此期間，必須對各通道進(jìn)行持續(xù)的掃描，一旦發(fā)現(xiàn)了超負(fù)荷的通道，必須馬上進(jìn)行相應(yīng)的處理，防止對其他分布的大數(shù)據(jù)通道造成干擾，同時保證多個分布的大數(shù)據(jù)傳輸通道可以同時并行，從而避免在大容量分布式數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)生的傳輸差錯和通道沖突，從而間接地控制信道的傳輸速度。

3 系統(tǒng)測試

以測試設(shè)計的基于聚合等級的5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)的控制效果為目的，設(shè)計系統(tǒng)測試實驗，采用黑盒測試的方式判斷系統(tǒng)的控制功能是否能夠正常使用，并通過與傳統(tǒng)信道傳輸控制系統(tǒng)的對比，體現(xiàn)出設(shè)計系統(tǒng)在控制功能方面的優(yōu)勢。

3.1 搭建5G通信下行信道研究對象

此次系統(tǒng)測試實驗選擇某市的5G通信網(wǎng)絡(luò)作為研究背景，通信網(wǎng)絡(luò)采用無線的方式布設(shè)全市。選擇的5G通信網(wǎng)絡(luò)選擇中共包含3 746條長短不等的信道，包括下行物理共享信道、廣播信道等多種類型，各個信道之間通過交換機(jī)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，為數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定傳輸提供支持。為了降低系統(tǒng)測試實驗的工作量，選擇該市某一區(qū)域的20條通信下行信道作為研究對象，該區(qū)域信道的平均帶寬和子載波帶寬分別為25 MHz和15 MHz，不同位置上的信道帶寬會存在細(xì)微差異。通信下行信道研究對象的載波頻率均為6 GHz，調(diào)制階數(shù)等級為QPSK，子幀大小均為3 RB，包含1、2、4和8共4種類型的聚合等級信道。

3.2 準(zhǔn)備下行信道傳輸數(shù)據(jù)樣本

收集2021年12月該市多個通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)測試實驗的傳輸數(shù)據(jù)樣本，并將其劃分成多個下行信道傳輸任務(wù)，具體的任務(wù)設(shè)置情況，如表2所示。

表2 下行信道傳輸任務(wù)設(shè)置表

將準(zhǔn)備的傳輸數(shù)據(jù)樣本轉(zhuǎn)換成信道可以直接處理的形式，并將其保存到系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境中。在此基礎(chǔ)上根據(jù)不同傳輸數(shù)據(jù)的特征與需求，設(shè)置其傳輸數(shù)據(jù)，并以此作為系統(tǒng)的傳輸控制目標(biāo)。

3.3 設(shè)置系統(tǒng)測試指標(biāo)

此次系統(tǒng)測試實驗主要針對系統(tǒng)的傳輸控制功能進(jìn)行測試，設(shè)置的測試指標(biāo)分別為傳輸速率控制誤差、傳輸數(shù)據(jù)丟失量、傳輸擁塞概率。其中傳輸速率控制誤差反映了系統(tǒng)的速率控制效果，該指標(biāo)的數(shù)值結(jié)果為：

(10)

式中，變量vcontrol-i和vact-i分別表示通信下行信道i的控制目標(biāo)速率值和實際傳輸速率值，可以通過調(diào)取系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)直接得出，參數(shù)num代表該傳輸任務(wù)需要占用的信道數(shù)量。傳輸數(shù)據(jù)丟失量用來驗證控制系統(tǒng)對5G通信下行信道干擾的控制效果，傳輸數(shù)據(jù)的丟失量越大，證明信道的干擾控制效果越差。傳輸數(shù)據(jù)丟失量測試指標(biāo)的量化結(jié)果可以表示為：

(11)

式中，Wsend和Wreceive分別對應(yīng)的是發(fā)送端數(shù)據(jù)量和實際接收數(shù)據(jù)量。此外，傳輸擁塞概率指標(biāo)反映了系統(tǒng)發(fā)送端/接收端以及并行控制效果，該指標(biāo)的數(shù)值結(jié)果表達(dá)式如下：

(12)

其中：Wconflict和Wsuc為單位時間內(nèi)信道傳輸發(fā)生沖突和正常發(fā)送的數(shù)據(jù)總數(shù)。最終計算得出的εv、Loss和ηcongestion取值越小，說明對應(yīng)通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)的控制功能越優(yōu)。

3.4 描述系統(tǒng)測試過程

按照硬件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果搭建硬件實驗環(huán)境，并通過調(diào)試保證所有的硬件設(shè)備在實驗環(huán)境中均能夠正常運(yùn)行。除了硬件系統(tǒng)設(shè)備外，在實驗環(huán)境中加設(shè)一個代碼調(diào)試器，為用戶提供 DSP 代碼調(diào)試的集成開發(fā)軟件，該軟件具備良好的實時分析和源代碼編寫等功能。系統(tǒng)的軟件部分使用了c#開發(fā)的 Winform Windows操作系統(tǒng)?？梢酝瓿?6個串口的測試，并統(tǒng)計接收的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和正確率。在配置好的實驗環(huán)境中，將設(shè)計系統(tǒng)的軟件功能轉(zhuǎn)換成程序代碼，直接導(dǎo)入到主測計算機(jī)中得出系統(tǒng)運(yùn)行界面。逐一調(diào)取準(zhǔn)備好的下行信道傳輸數(shù)據(jù)樣本，同時啟動通信傳輸與傳輸控制程序，由于設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用了聚合等級的概念進(jìn)行信道選擇，其中編號1傳輸任務(wù)的選擇結(jié)果如圖5所示。

圖5 通信下行傳輸信道選擇結(jié)果

同理可以得出其他傳輸任務(wù)的信道傳輸結(jié)果，進(jìn)而得出最終的下行信道傳輸與控制結(jié)果，如圖6所示。

圖6 5G通信下行信道傳輸控制結(jié)果示意圖

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中記錄發(fā)送數(shù)據(jù)量、接收數(shù)據(jù)量、沖突數(shù)據(jù)量等參數(shù)。為了體現(xiàn)出設(shè)計系統(tǒng)的控制功能優(yōu)勢，實驗設(shè)置文獻(xiàn)[2]提出的基于A3C的信道傳輸控制系統(tǒng)作為實驗的對比系統(tǒng)，按照上述流程執(zhí)行相應(yīng)的傳輸與控制操作，并得出相應(yīng)的測試結(jié)果。在系統(tǒng)的運(yùn)行測試過程中，需要保證輸入的傳輸任務(wù)數(shù)據(jù)以及通信下行信道研究對象均相同，從而保證系統(tǒng)測試實驗變量的唯一性。

3.5 系統(tǒng)測試結(jié)果分析

3.5.1 信道傳輸速率控制效果分析

通過信道傳輸速率的測定以及數(shù)據(jù)的可視化轉(zhuǎn)換，對表2中的下行信道傳輸任務(wù)進(jìn)行傳輸控制，得出反映信道傳輸速率控制效果的測試結(jié)果，并應(yīng)用公式計算式(10)計算傳輸速率控制誤差，如圖7所示。

圖7 信道傳輸速率控制效果測試對比結(jié)果

將圖7中的數(shù)據(jù)代入到公式(10)中，可以計算得出文獻(xiàn)[2]系統(tǒng)和設(shè)計控制系統(tǒng)傳輸速率控制誤差的平均值分別為15.7 MB/s和4.6 MB/s。由此可見，應(yīng)用設(shè)計的信道傳輸控制系統(tǒng)可大幅降低傳輸速率控制誤差，提升信道傳輸速率控制效果。

3.5.2 信道傳輸丟包量統(tǒng)計分析

統(tǒng)計每次傳輸任務(wù)的發(fā)送與接收數(shù)據(jù)量，得出兩種控制系統(tǒng)應(yīng)用下，信道傳輸丟包量的測試統(tǒng)計結(jié)果，如表3所示。

表3 信道傳輸丟包量統(tǒng)計結(jié)果

3.5.3 信道擁塞概率測試分析

在信道執(zhí)行傳輸任務(wù)過程中，觀察傳輸數(shù)據(jù)流的實時狀態(tài)，統(tǒng)計沖突數(shù)據(jù)量以及正常傳輸數(shù)據(jù)量，得出信道擁塞概率測試結(jié)果數(shù)據(jù)，如表4所示。

表4 信道擁塞概率測試結(jié)果數(shù)據(jù)表

通過公式(12)的計算，得出文獻(xiàn)[2]系統(tǒng)系統(tǒng)和設(shè)計控制系統(tǒng)下，信道擁塞概率平均值的測定結(jié)果分別為3.28%和0.69%。從上述測試結(jié)果數(shù)據(jù)中可以看出，設(shè)計控制系統(tǒng)下信道傳輸速率控制誤差、傳輸丟包量以及信道擁塞概率均低于對比控制系統(tǒng)，即設(shè)計的基于聚合等級的5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)具有更佳的控制效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過聚合等級概念的提出與應(yīng)用，有效提升了對5G通信下行信道傳輸控制效果，對于5G通信技術(shù)的推廣與全面覆蓋提供有效支持。將基于聚合等級的5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)應(yīng)用到實際工程中，實現(xiàn)5G時代網(wǎng)絡(luò)信息的快速傳輸。