浅析5G无线通信网络物理层的关键技术

2022-09-10

现代信息技术的广泛应用推进了我国无线通信领域的繁荣发展, 无线通信技术更新换代速度越来越快, 当前4G无线通信已经得到了广泛的普及, 有效提高了信息传输的速度和效率, 已成为我国经济社会发展新的推动力。随着人们对无线通信技术越来越高的要求, 我国正加大投入研究5G通信技术, 深入探究5G无线通信网络的建设和应用, 现阶段我国5G无线通信网络建设中, 物理层方面的技术难题还比较多, 所以必须要着重加强对物理层关键技术的分析研究。

一、5G无线通信网络构建的意义

(一) 提高频谱资源利用率

无线通信网络在构建的过程中, 频谱资源的利用率对于信息传输的质量和速率会有着直接的影响, 无线通信网络在不断更新换代的过程中, 对频谱资源的利用率也在不断提升, 而5G无线通信网络构建之后, 无疑能够在4G无线通信网络的基础上, 进一步提高频谱资源的利用率, 从而提高信息传输的质量和速率。

(二) 扩展系统的容量

信息技术和网络技术的发展, 促进了大数据时代的到来, 在大数据时代, 人们日常生活和工作中都会面临海量的信息资源, 信息数量种类呈爆发式增长, 而且随着时间的不断推移, 信息资源数量会逐步剧增, 这对无线通信网络的系统容量提出了巨大的挑战。5G无线通信网络在构建之后, 系统的容量会显著增多, 系统中能够容纳更多的数据和信息, 这样才能够提高人们信息数据传输的稳定性和质量, 对于信息传输速度的提升也有着积极的影响。

(三) 优化用户体验

频谱资源利用率的提高以及系统容量的扩展, 有利于无线通信技术的优化, 能够给人们的工作和生活带来更大的便利, 使得用户体验更加顺畅和便捷。另外, 5G无线通信网络的建设, 能够极大的提高信息传输速率和质量, 使人们在无线通信的过程中, 享受到更加良好的通信体验。

二、5G无线通信网络物理层关键技术

(一) 毫米波通信技术

任何无线通信网络在发展的过程中, 都需要依赖频谱资源, 频谱资源的利用率直接影响着无线通信网络的运行速率, 现有无线通信网络在应用的过程中, 频谱资源较为集中, 而这有限的频谱资源在应用的过程中, 必然会存在一定的漏洞和缺陷, 影响无线通信的质量, 所以在5G无线通信网络的物理层研究过程中, 必须要提高频谱资源的利用率, 解决频谱资源短缺问题。毫米波通信技术是针对频谱资源短缺问题提出的一种新技术, 利用毫米波技术, 能够加强毫米波频段的利用, 形成新的波束天线, 用于无线通信, 从而增加5G无线通信网络中的可用波频资源, 另外, 毫米波技术构成的波束天线, 在路径损耗、穿透性、反射性和拓展性方面都具有极大的优势。但是该技术在应用的过程中, 需要解决路径损耗、建筑物穿透损耗以及雨衰等问题。

任何的信号在发射的过程中, 都会由于发射功率辐射扩散和信道传播特性, 造成路径损耗, 该问题是无法彻底根除的, 而且在传输的过程中, 还很容易受到其他因素的干扰, 导致信号出现二次损耗。但是经过研究表明, 在一定的传播距离内, 频率越高, 损耗越大, 所以毫米波通信技术在应用的过程中, 需要在高频段应用大规模接收发射天线, 进行波束成形, 尽量进行能量的集中, 减少由辐射扩散造成的损耗。信号在穿透建筑物的过程中, 必然会受到损耗, 而毫米波在穿透建筑物的过程中, 损耗会更大, 使得室内的信号变弱, 该问题是急需解决的重要问题。

(二) 大规模MIMO技术

MIMO技术的应用, 能够有效提高数据传输速率, 提高系统的频谱效率、增加信号的覆盖范围, 提高信号的传输质量, 以及解决热点地区的高容量问题, 对无线通信网络的建设是至关重要的, 当前该技术在无线通信网络的构建中, 已经得到了普遍的应用, 但是5G无线通信网络在构建的过程中, 对于信号的要求会更高, 传统的MIMO技术已经无法满足其要求, 在这种情况下, 就必须要加强大规模MIMO技术的研究, 通过对基站的改造, 有效提高系统的容量和频谱效率。该技术在应用的过程中, 只需要增加基站的天线数目, 就能够增加系统容量, 改造的过程十分便利;而且系统在应用的过程中成本比较低, 输出功率却比较大, 能够降低系统的运行成本;最后经过实验证明, 天线数量增大, 能在一定程度上解决噪声和干扰问题, 所以该技术的应用能够有效提高信号的传输速率和质量。

三、结束语

经济社会的飞速发展推进了无线通信网络技术的不断进步, 在短短的时间内, 我国就实现了2G、3G到4G的转变, 使得信息传输的速度和质量越来越高, 极大便利了人们的工作和生活。当前我国5G通信网络的建设步伐也在逐步加快, 计划在2020年后进行5G无线通信网络的全面覆盖, 5G通信网络能够使得信息传输进一步加快, 满足更多用户更高的通信要求, 提升用户体验, 但是在建设过程中我们还有很多关键技术需要突破, 加强对毫米波通信、大规模MIMO技术等的研究探讨, 加速推动我国5G无线通信网络的建设实现。

摘要：随着我国改革开放程度的加深以及现代化建设水平的不断提高, 互联网信息技术也获得了极大的发展, 渗透在人们生活和工作的方方面面。现代信息技术的应用实践也在很大程度上促进了无线通信领域的技术进步, 如今4G通信技术在无线通信领域的应用已经比较成熟, 而我国计划在2020年以后基本实现5G通信, 这一计划对于我国5G无线通信网络技术的研究提出了更高的要求。由此, 本文将深入探究5G无线通信网络关于物理层的关键技术, 以期促进我国5G无线通信网络的建设和发展。

关键词：5G,无线通信网络,物理层,关键技术