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5G无线通信网络关键技术探究
【摘要】5G网络作为先进通信技术的代表，被视为无线通信前进的主要方向。本文以此为背景，在简单分析对5G网络进行建设的必要性的基础上，结合5G网络所表现出特点，提出了可用于物理层构建的技术，例如MIMO。并对常见问题的解决对策进行了归纳，希望能够给人以启发，使日后所开展工作拥有可供参考的资料。
【关键词】物理层；无线通信技术；5G网络
近几年，得到广泛运用的信息技术，为无线通信的发展提供了支持，相关技术的更新速度不断加快，在4G网络已得到普及的当下，针对5G网络展开的研究工作已初见成效，对网络构建所适用技术进行探究，可使5G网络所拥有优势得到充分发挥，从而为人们创造更加便捷且安全的外界环境，本文所研究课题的现实价值不言而喻。
15G无线通信概述
1.1优化体验。研究表明，无论是拓展容量，还是提高资源利用率，均会给5G网络的优化带来积极影响，愈发顺畅的体验，自然也会使日常工作及生活变得更加便利。除此之外，5G网络可使信息传输质效更加接近预期状态，人们所享受服务及体验往往会因此而变得更为理想。1.2提升资源利用率。5G网络对通信质效有较为显著的提升效果，对无线通信而言，决定通信质效的因素，主要是对频谱资源加以运用的效率，5G网络可使资源利用率被维持在较高水平，从而达到优化通信质量的目的，这与相关行业的发展，存在较为紧密的联系[1]。1.3使系统容量得到拓展。构建5G网络可使系统容量、带宽得到有效拓展。4G网络与5G网络的区别，主要体现在系统容量、带宽上，研究表明，5G网络拥有更大的容量及更高的带宽。在相关技术持续发展的当下，网络资源呈井喷式增长，这也给通信系统容量提出了更为严格的要求，构建5G网络可使信息系统拥有符合信息数量的容量，无线通信行业自然会得到快速成长。1.4赋予信息更加突出的安全性。信息时代，网络安全成为各行各业关注的重点，如何使网络安全得到保障，自然也成为有关人员研究的主要内容。5G网络的出现，为该问题提供了全新的解决思路，不仅信息安全得到了显著提高，信息泄露、被劫持等问题出现的概率也有所降低，这同样是基于5G技术对网络进行构建的价值所在。
2网络构建技术分析
5G网络拥有极为复杂的内部构造，其中，物理层的构建工作，往往要运用多项技术，要想使5G网络拥有更符合预期的实效性，关键是优化物理层所表现出性能。目前，可被用于此项工作的技术，主要有：2.1MIMO。5G网络物理层所依托核心技术为MIMO，另外，毫米波通信也发挥着重要作用，作为可对大规模加以呈现的技术，MI－MO常被用来对物理层的构建提供支持，该技术强调以多天线为依托，对空分特点加以呈现，经由频谱相同的资源，为用户提供所需服务。在对频谱频率进行提升的前提下，增强传输过程的稳定性与可靠性空分又使高分辨率拥有了更为理想的空间自由度，发射功率自然会得到有效管控。该技术的价值，主要表现为对传输信号的速率进行提升，使系统频谱效率更加理想，在扩大信号所覆盖范围的前提下，为传输质量提供保证，还有使热点高容量的情况得到解决，上述问题均与无线通信建设工作的开展，存在较为密切的联系，这也是MIMO被频繁用来对无线通信进行建设的原因。5G网络对信号所提出要求，明显较4G网络更加严格，若对原有技术进行沿用，有效性往往无法得到保障，由此可见，通过改造基站的方式，使该技术拥有更加理想的频谱效率与容量，具有重要意义[2]。对该技术加以运用时，有关人员应视情况对天线数目进行增加，这样做可使系统拥有更符合5G特点的容量，另外，该技术仅需投入较低成本，便可获得理想的输出功率，这点应引起重视。研究表明，增加天线数目，可使干扰、噪音等常见问题得到解决，这表明该技术对传输信号的质效有较为显著的提升效果。2.2毫米波通信。无线通信对频谱资源的依赖性较强，可以说，频谱资源能否得到有效利用，对无线通信所表现出运行速率起决定作用。现阶段，对无线通信加以运用所表现出特点，主要是频谱资源集中，这也是导致缺陷、漏洞存在的主要原因，通信质量自然会受到影响。由此可见，对网络进行构建时，有关人员应将资源利用率维持在较高水平，确保资源短缺等问题均可得到有8通信设计与应用效解决。以上便是毫米波通信被提出的背景，该技术强调以毫米波为基础，通过充分利用频段的方式，对波束天线进行生成，以此来达到对相关资源进行增加的效果。除此之外，由于波束天线的构成要素为毫米波技术，这也决定其拥有更为突出的拓展性、穿透性与反射性，在实际运用时，有关人员应将重心放在对雨衰、穿透损耗和路径损耗加以解决的方面，避免所带来影响的进一步扩大。研究表明，对任意信号进行发射，均会有路径损耗存在，这与信道传播、发射扩散等特点存在直接关联，另外，可能给信号传输带来影响的因素较多，二次损耗的问题无法避免，由研究结果可知，在传播距离固定的前提下，频率与损耗的关系为正相关，也就是说，越高的频率，通常会带来越大的损耗，这就要求有关人员将大规模天线用于高频段，通过集中能量的方式，将辐射扩散所带来损耗维持在合理范围。2.3路径损耗。无线网络的传输特性及发射功率，决定其较易给所发射信号造成影响，且能耗问题始终存在。由路径损耗所表现出特点可知，频率是决定能耗的主要因素，大量频谱资源被引入，导致空间能耗不断增加，要想使其得到解决，最关键的一点便是扩大天线发射规模，确保能量的有效集中。一方面，雨衰是较为常见的问题。雨水给无线通信所表现出稳定性的影响较大，这是因为发射波长和雨滴大小相同，散射概率随之增加，对其进行研究自然很有必要。另一方面，对需要穿透建筑的信号而言，出现损耗的情况难以避免，且毫米波所受到损耗通常较其他物质更大，室内信号自然难以得到保障，未来一段时间内，上述问题将是研究的重点，要想使该问题得到解决，最有效的策略便是对微蜂窝（如图1所示）、WiFi节点进行构建，这点应当引起重视[3]。2.4端到端时延。该技术主要是指核心网时延、空口时延，由于业务模型存在较为显著的差异性，端到端时延通常由回程时延、单程时延加以体现。低时延设计对象，通常是数据包由源节点至目的节点所花费时间，对该技术加以运用，可使URLLC拥有更为理想的超低时延与可靠性。4G网络可将理想时延控制在大概10ms，典型时延平均是50ms，5G网络对时间长度进行了压缩处理。首先，任意区域用户要想获得更理想的体验，其前提均为加设基站，这与高速率体验、移动宽带体验十分契合，也就是说，身处偏远区域、处于高速移动状态的用户，同样可体验到高速率通信服务，且速率不低于100Mbps；其次，5G网络对速率进行了大幅提升，通常可维持在1Gbps左右，这样做可为用户的体验速率提供保证，即使身处恶劣环境或仅拥有局部热点的区域，用户所提出“对高清视频进行实时传输”等要求，同样能够得到满足；再次，低功耗连接的应用场景，通常是远程采集信息与传感器接入，该技术的优势主要表现为海量连接、功耗较低，对其加以运用的方向，通常是智能农业、环境监测，例如，检测土壤的温度与湿度，以及使井盖监测、远程抄表等工作的质效获得有力保障，由此可见，在运用该技术时，有关人员应做到对网络终端进行广泛分布，通过对超千亿连接所需支持力进行提高的方式，促使该技术朝着低成本及能耗的方向前进；最后，由于该技术拥有高可靠、低时延的特征，在远程医疗、车联网等领域对其加以运用，具有较为突出的价值，例如，实时向车辆提供路况信息，以端到端时延为依托，对业务所表现出可靠性进行大幅提升。
3结论
由上文所叙述内容可知，社会经济所提供推动力，使5G网络所特有优势得到了更为全面的发挥，对物理层进行创新，因此而成为有关人员的首要任务，这是因为落实此项工作，可使信息传输质效获得更加有力的保障。另外，用户体验同样会得到优化，相关行业所制定持续发展目标，自然也拥有了实现的基础。
参考文献
[1]范琳琳.5G无线通信网络物理层关键技术分析[J].中国新通信，2019，21（23）：15.
[2]陆海涛.5G无线通信网络物理层关键技术研究[J].信息与电脑：理论版，2019（9）：177-178.
[3]惠芳，李文聪.浅析5G无线通信网络物理层的关键技术[J].计算机产品与流通，2018（6）：67.

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