5G通信大规模天线无线传输技术

5G通信大规模天线无线传输技术

刘捷豪

（中通服中睿科技有限公司，广东省广州市，510000）

摘要：随着科技的不断进步和人们对高速、可靠的无线通信需求的增加，5G通信技术应运而生。作为第五代移动通信技术的代表，5G通信技术以其超高速率、超低延迟和大容量等特点，被广泛应用于各个领域。然而，要实现5G通信技术的高速率和大容量传输，需要解决传统通信系统中的瓶颈问题。在这个背景下，大规模天线无线传输技术成为了解决问题的有效途径。本文将围绕5G通信大规模天线无线传输技术展开深入探讨，探究其原理、应用和关键技术，希望可以给相关人士以参考。

关键词：5G通信；大规模天线无线传输技术；科技

引言

在科技进步的推动下，移动通信技术也获得了快速进步，5G技术已经成为现实，而且在不断进行网络部署，然而其尚未实现真正普及，当前还处于起步阶段。对于5G通信技术而言，大规模天线无线传输技术的应用为其发展提供了更多可能，同时还能提高通信效率，对于促进移动通信发展有着重大作用，因此需要对其进行深入研究。

1. 大规模天线无线传输原理

大规模天线无线传输原理是基于多输入多输出（MIMO）技术的一种无线传输方式。MIMO技术通过在发送端和接收端都配置多个天线，利用这些天线的空间自由度来提高物理层链路性能[1]。

在MIMO系统中，发送端和接收端的天线数量可以配置为相同的或者不同的，当发送端和接收端的天线数量相同，这种MIMO系统被称为双向MIMO。当发送端和接收端的天线数量不同，这种MIMO系统被称为单向MIMO。再者在MIMO系统中，发送端通过空间预编码的方式将数据传输到接收端。空间预编码是一种信号处理技术，它通过在发送端对信号进行预处理，使得接收端能够更容易地解调出原始数据。空间预编码的方式有很多种，包括波束成形、空时编码等。另外，在该系统中，发送端和接收端的天线之间存在一定的空间距离，这个距离可以使得接收端能够接收到来自不同天线的信号。这些信号在空间中相互叠加，形成了一个复杂的信号场，接收端通过解调这个信号场，就能够恢复出原始数据。

图1大规模天线无线传输示意图

总之，大规模天线无线传输原理的关键在于利用多天线之间的空间自由度来提高信号的传输性能，通过增加天线的数量，可以增加系统的容量和可靠性，同时也可以提高频谱效率和能量效率。

2. 大规模天线无线传输技术在5G移动通信网络中的应用

首先，大规模天线技术的应用可以显著提高频谱效率和能量效率。通过部署大量的天线，可以形成更强的信号场，提高信号的覆盖范围和传输质量，而且大规模天线技术还可以通过多用户分集的方式，提高系统的抗干扰能力，进一步改善网络性能[2]。

其次，大规模天线技术可以应用于城市覆盖场景和局部热点场景。在城市覆盖场景中，由于建筑物密集、用户分布不均等特点，传统的网络覆盖方式往往难以满足高质量的数据传输需求，而大规模天线技术可以通过精确的波束成形和优化，实现高质量的网络覆盖，满足用户的需求。再者在局部热点场景中，由于用户密度高、干扰多等特点，传统的网络传输方式往往难以满足高速、大容量的数据传输需求，但大规模天线技术可以通过空分复用等方式，提高网络容量和传输速率，满足用户的需求。

此外，大规模天线技术还可以应用于非地面覆盖服务，如无人机、客机、地轨卫星等通信服务。这些服务需要实现非视距传输和高速移动通信，而大规模天线技术可以通过精确的波束成形和优化，实现高质量的通信服务。

总之，大规模天线无线传输技术在5G移动通信网络中具有广泛的应用前景，它可以提高频谱效率和能量效率，改善网络性能；可以应用于城市覆盖场景和局部热点场景，满足用户的需求；还可以应用于非地面覆盖服务，实现高质量的通信服务。

3.5G通信大规模天线无线传输关键技术

3.1导频设计技术

在5G通信技术不断进步的影响下，参考信号的重要性也变得越发突显，其和信道估计结果之间存在密切关联。进行大规模天线无线传输时，其也具有重要作用，能够直接影响传输技术。研究发现，根据目的的不同其可以分为两种目标信号，一是为了获取信息质量的全向发送，二是为了数据解调[3]。此外，用于参考信号设计的导频设计主要是正交导频，其还可以分为四种，主要用于4G通信系统，而且其有着良好的抗干扰性，在实际应用中发挥出极大的实用价值。但是，进入5G时代后，大规模天线系统得到了广泛应用，这导致天线数量的不断增加，对于导频技术的干扰也在不断增强，为此，相关人员开始尝试进行非正交导频设计，但其对于信道估计会产生一定的不良影响。为了缓解这些不良影响，进行具体实际设计时，一般会以时间为参考，进行网络上行导频分流，而且为了减轻相应信号干扰，还会采用干扰低效的方法，再者如果天线数量较多，采用上述方法还能起到减少导频污染的作用，但必须要在基站设置充足的天数。此外，操作中的信号估计，还可采取串行干扰半正交导频设计，以便可强化数据传输，降低导频成本。

3.2信道估计技术

对于大规模天线无线传输而言，信道估计在其中发挥着重要作用，其是确保信道估计可以顺利开展的重要保障。当前，存在很多种信道估计方法，但是各个方法获得结果存在很大差异，这不仅会影响信道估计准确性，还会影响到大规模天线无线传输的大范围运用[4]。基于此，信号处理算法应运而生，其既可以解决信道估计容差问题，还能提升估计准确性，而且这种算法有着极高的实用性，不需要太复杂的操作，只需套用相应公式进行建模处理计算，技术人员就可以获得比较精确的信道估计。随着这种算法的有效应用，不仅提高了5G通信数据的安全性，还增强了其传输稳定性。此外，在5G通信大规模天线无线传输技术运用不断普及影响下，盲信道估计重要性越发突出，其在5G大规模天线无线传输中获得了大范围运用。分析其应用效果可以发现，其的运用可以在一定程度上解决信道估计各种缺陷，如，导频污染、估计缺乏精确性、导频成本高等。对大规模MIMO信道空间进行研究可发现，其具有渐进正交性特征，所以进行忙信道估计时，技术人员需要进行特征值分值，这样能够显著降低矩阵模糊度干扰。总之，信道估计结果是否精准和通信系统量化分析结果之间存在极大的关系，后者是前者的重要技术支持。

结语

综上，在5G通信当中应用大规模天线无线传输技术可以起到一定的促进作用，其中信道估计和导频设计是促使该技术发挥作用的关键，也是确保5G网络信号传输稳定的重要技术保障，在实际运用中，需要对其进行重点这两项技术。

参考文献

[1]康建明.面向5G的大规模天线无线传输技术研究[J].长江信息通信,2023,36(09):178-180.

[2]王培吉.5G通信移动传输中的大规模天线技术分析[J].集成电路应用,2022,39(06):152-153.

[3]汪丽珍,董冽沸.浅析5G传输技术的关键技术应用[J].中国新通信,2022,24(08):22-24.

[4]孙健. 5G大规模天线无线传输技术的分析 [J]. 中国新通信, 2021, 23 (12): 19-20.

[作者简介]

刘捷豪，1993.04，男，汉族，广东省揭阳市，本科，助理工程师，方向：通信及信息化，单位：中通服中睿科技有限公司