基于5G通信技术背景的移动终端自适应模式研究

杨树军

摘   要：隨着现代经济社会的发展与变革，人们生活方式发生着极大的改变，第5代移动通信系统也应运而生。其凭借低功耗、高速率、泛在网等优势，被广泛应在物联网、无人驾驶、工业机器人等场景中，顺势成为现代通信技术的发展主流。文章对5G通信终端自适应模式进行了研究与探讨，在通信终端应用场景中引入自适应调节模式，增强通信的可靠性、降低终端设备功耗与延时。

关键词：5G;移动终端;自适应模式

随着信息技术的发展，通信技术领域已经从传统互联网迈进了移动互联网时代，伴随着5G网络铺开，移动互联网时代开始进入智能互联网时代。传统的通信主要基于人际之间的互通，5G通信方式发生很大改变，不再局限于人与人之间的联系，使人机、机机之间的交互沟通成为现实。5G通信终端数量庞大，不再局限于手机，而是涉及无人驾驶、智能家电、公共设施等诸多应用场景中的智能节点产品。

5G通信技术将被广泛应用在eMBB，mMTC，URLLC 3大场景，这些应用场景不仅对通信技术有更高的要求，同时也必然会给移动通信的终端设备带来新的变革与挑战。高速度、低功耗、低延时终端设备将是5G通信时代的主力军。本文基于5G移动终端的低功耗、低延时提出一种自适应模式，并进行相关的探讨与研究。

1    5G体系架构

1.1  5G通信的概念

5th Generation简称5G通信，即第五代移动通信技术，是继4G通信以后，由国际电信联盟组织制订。与2G～4G通信标准不同，5G改变了传统的以人对人为主的通信方式，在提升传输速率的同时，突破了以人为主的通信，将人机、机机之间的交互沟通变成了现实，同时，着眼于未来通信，在时延、吞吐量、连接数等诸多指标也有了较大的提高，给通信用户带来全新的体验。

1.2  5G架构

5G架构主要由5G基站、5G核心网、5G接入网组成，根据3GPP设定，将5G标准按照是否独立组网分为两类：非独立组网和Standalone独立组网。前者基于4G基站及其核心网组建，后者独立组网，采用完全独立的基站与核心网，由于独立组网目前不太现实，需要很大的改造成本，所以，目前以非独立组网为主要方向，最终过渡到独立组网方式。依据现有标准，5G接入网主要包括gNB，ng-eNB两个节点，前者为5G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能，后者为4G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能，但两者接口均为Xn接口。

1.3  5G移动终端特点

5G通信频率采用大于24 GHz，属于毫米波。因此，当移动通信终端接收5G毫米波信号时，接收端通过多天线阵元接收信号，为获得理想信号，采用加权合成方式处理接收信号。但是这种技术是基于多元系统即MIMO，需要在移动终端和发射端采用固定算法、多路传输方式进行信号的处理。而5G通信必然需要高密度基站且单位面积上通道数量庞大，所以干预失真、功率损耗等是5G通信无法回避的问题，移动终端如何自适应跟踪通信就显得尤为重要。

2    现代自适应通信技术

2.1  自适应通信

自适应是指为适应工作环境的变化，而对系统进行参数和结构上的自行调整，不需要人为干预。自适应通信是在自适应理论基础上发展而来，依据通信条件的变化，通过在线实时调整系统或设备自身参数的无线通信方式。主要有通信频率动态自适应、自动通信设备终端功率自适应、通信时延自适应等。通过自适应通信技术，可改善短波、超短波通信的抗干扰性、有利于通信系统的稳定性和安全性。构建5G移动终端自适应系统，通过应用模式信息获取模块，有效选择接入点，确定最优应用模式进行握手通信，建立自适应机制，协商确定最佳应用模式。避免针对特定的网络应用模式，需要特定的通信终端匹配所带来的弊端，使移动终端设备及时发现并选择目标网络，使资源分配更充分，接入成功率更高充分利用接入资源，减少移动终端设备额外的延时和能耗。

2.2  5G移动终端自适应模式

5G基础上建立的移动通信系统的终端，用户容量大大增加，需要满足更加多样化的QoS范围的业务，对于通信数据速率也有更高的要求，无线移动通信终端设备也必须具备与通信网络自适应匹配的智能模式。

由于移动通信过程中，存在路径损耗、阴影效应、多径衰落以及终端设备位置移动等因素，终端设备在接受无线信号时，也会受到信道改变的影响而变化[2]。为了适应无线通信信道的改变，保证在信道恶化的情况下能够有效地通信，需要移动终端设备能够实时地根据信道状态，调整接收与发射功率，实现终端设备与无线信道的在线匹配，提升信道容量的利用率，有效、可靠地传输信息，需要终端设备、基站甚至网络布局等具有自适应能力。基于此，提出5G通信设备的多模式自适应模式，其接收路径中的模数转换器为核心，根据不同类型的移动通信设备操作模式对接收的射频信号执行ADC功能，采用抽取滤波器，通过∑-Δ调制器进行信号分析，确定当前操作模式，以改变偏置电流、匹配动态参数、选定接收模式[3]，实时在线提高或降低信号转换器的性能来动态调整终端接收功率，适应临时通信，有效抑制干扰信号。

3    结语

5G应用场景必须要支持大规模物联网应用，而5G移动通信终端设备必然对功耗有更高的要求。特别是近年来随着可穿戴产品的发展，凸现移动终端设备的发展瓶颈，以智能手表为例，充电频率高，而使用时长又过短。如果能将移动通信终端的功耗尽量降低，在5G应用场景中实现终端设备的充电次数缩减即延长使用时间，将会极大改善用户体验，促进5G通信技术的快速普及。在5G移动通信终端加以算法的改进，实现自适应功率，改善接收端的信噪比，克服干扰失真，进行自适应跟踪，降低能耗将是未来5G终端设备的重要发展方向。

[参考文献]

[1]董超.面向5G网络的OFDM自适应比特分配算法的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.

[2]王琦.基于5G典型频段与场景的毫米波信道传播特性研究[D].北京：华北电力大学，2018.

[3]程建，于洪洲.∑-ΔADC中调制器简述[J].集成电路通讯，2008（1）：24-26.