基于5G无线通信网络的物理层关键技术研究

高 星

（山西信息规划设计院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

无线通信网络在现阶段的社会发展中扮演着重要角色，与数据信息的快速传输、网络服务的拓展以及人们的工作生活等都有着密切联系。因此，对物理层关键技术进行进一步分析，对5G无线通信网络的可持续运行有积极影响[1]。

1 5G无线通信网络物理层关键技术的利用价值

1.1 扩大了通信系统容量

在网络环境的日趋变化下，传统的技术手段已经难以满足多类用户的无线通信需求。而在5G无线通信网络的应用下，系统整体容量得到了有效提升，不仅给数据信号的准确传输提供了稳定平台，还间接提高了信息的传输速率，使网络资源得到了有效利用[2]。

1.2 改善了网络用户体验

人们借助无线通信网络不仅能获取到音频、视频以及图像等各项目标资源，还能在多种环境条件下及时接收或发送指定信息，是丰富人们沟通及对接方式的有力武器之一。相比4G网络而言，5G网络可以节约不少人们等待信息传输的时间。如用户在加载大容量视频或图片时，便可以在5G网络的支持下快速观看到信息，避免因网络信号传输不当而出现卡顿或加载异常等情况，降低用户体验感。而良好的体验感能有效提升后期用户对通信服务的评价结果，对无线通信事业的长远发展有促进作用。

2 5G无线通信网络物理层关键技术的类型

2.1 MIMO无线信息技术

MIMO技术具有较强的时效性与实用性特点，能够在无线通信网络中发挥出良好的作用。但是在5G网络的不断推广下，落后的MIMO技术已经难以在多元化的无线通信环境中被得到认可，需要对技术的应用形式与原理等进行创新升级，而大规模MIMO技术就是改进后的产物。与原始技术相比，新型MIMO技术不仅能使系统容量得到最大程度上的提升，在实际应用中也简化了更新用户端的流程，有利于实现系统资源的合理配置。但大规模MIMO技术也有一定弊端，如系统天线数量会因技术创新影响而有所增加，若在设置天线线路时没有对其进行科学规划，那么无线通信网络系统在运行期间，便可能出现信号不稳定或信号传输不到位等问题，不利于关键技术的合理应用。

由于不同用户对无线通信网络的要求有较大差异，通常情况下，很多无线通信工作需要处在频段较低状态中得以完成，使得低频段出现超负荷情况，给网络信号的传输与接收造成了很大负担。而大规模MIMO技术是一种可以在高频段得到稳定运行的技术手段，既提高了频道资源的利用率，又缓解了紧张环境下无线通信网络的运行压力。

2.2 毫米波无线通信技术

毫米波技术具有波长短、波束窄、传输频率高、方向性强、频谱宽等优点。如在波长方面，毫米波技术应用过程中不会与MIMO技术一样使用到尺寸较大的天线，占地空间也较MIMO技术要小很多，技术人员只需要对天线的方位进行科学设置即可。此外，毫米波技术不会受天气影响而引发通信信道失效问题，稳定性能较强，对信号传输频率的定向维持有很大帮助，并适用于业务要求较高的多媒体领域中。

毫米波技术的不足有以下几点：一是应用此项技术时，可能会受建筑物阻挡影响而导致信号难以接受问题的出现，需要技术人员将因地制宜理念与系统设计方案进行有机结合。二是使用毫米波技术传输信号时会经过一定范围的自由空间，此时信号便可能在自由空间内出现弱化现象，使得最终所接收的信号质量难以达到理想状态。三是若遇雷雨天气时，毫米波技术下的信号可能会被雨水吸收一部分，有时还会被高大的植被吸收，需要技术人员在设计无线通信网络系统时，对区域环境及周边情况进行细致勘察。

3 强化5G无线通信网络物理层关键技术的对策

3.1 完善无线通信传输速率

虽然无线通信网络能为人们的信息生活和工作提供多重便利，但在网络环境的不断变化与用户数量的逐渐增加下，信号传输速率不仅会因信道资源的局限性而存在被干扰问题，若网络覆盖范围难以达到标准要求，还可能给无线通信安全埋下隐患，影响最终服务质量。所以技术团队要以灵活、长远的眼光来对信号传输速率进行阶段性完善，充分发挥物理层关键技术的利用价值，使网络环境与无线通信之间得到良性循环。由于无线通信服务被广泛应用在很多领域，因此在强化系统信号传输速率前，技术人员要先对无线通信的应用目的与方向有所明确，并结合实际通信需求来构建相适应的网络体系，从而为技术手段的有效落实奠定可靠基础，为5G无线通信网络的平稳运行铺设稳固道路。

3.2 提升关键技术安全系数

对提升物理层关键技术的安全系数给予关注，除了能为5G无线通信网络环境的维护与协调管理打开双重防护，还能为用户的个人利益与隐私安全等提供保障，需要技术团队将以人为本理念有效贯彻到通信系统的建设及技术应用中，来为更多用户提供安全的通信服务，助力社会和谐发展。如针对公共场所下的无线通信服务，便可以采用网络监测技术来对区域内网络环境的运行情况进行实时掌握，及时处理其中隐含的风险因素。若在监测过程中发现信号异常或系统故障等问题时，需要在第一时间启动应急预案，保证通信服务得到正常开展。

而针对个人通信服务，则可以采用权限设置或加密处理等方式来进一步提高网络系统与关键技术的安全系数，避免出现信息泄露或盗用问题而给用户造成不必要的干扰。

3.3 加大频谱资源开发力度

频谱资源对无线通信网络的良好运行有支撑性作用，对信号的稳定传输也有重要的辅助效果。但在各行业领域间的不断发展与竞争下，有限的频谱资源已经很难在拥挤的网络环境下发挥出最佳效果，尤其在低频段的无线通信环境中，很多用户会受到频谱资源不充足影响而难以享受到全面的通信服务体验，不仅给后续无线通信服务的持续推进带来了无形压力与负担，还降低了用户对通信服务的满意度与信任度。这就需要相关科研团队能结合实际情况，来对低频段的频谱资源进行合理开发，而在高频段频谱资源方面，则要准确判断物理层关键技术与通信系统间的制约与融合关系，拓宽高频段频谱资源的利用空间，为用户提供多种选择机会，为5G无线通信网络的多元化应用提供动力支持。

3.4 注重基础设施更新维护

无论是5G无线通信网络系统运行时，还是物理层关键技术实施期间，都会使用到大量的设备装置，且基础设施的种类具有多样、复杂的特点。若管理团队忽视了定期维护基础设施的重要性，那么关键技术的应用效率与质量便可能受到影响，无线通信网络的运行效果也会有所下降，需要管理团队制定可实施的基础设施维护方案，巩固系统组织结构。首先，要对目标系统内所需要的设备装置进行全方位掌握，如设备型号、数量、尺寸、功能以及材质等信息，都要做好相应记录，从而为日后的维护工作提供参考依据。其次，对于检查维修中遇到的故障设备及老化装置等，需要在上报后进行更新处理，以免突发性风险问题的出现而给通信系统运行带来不利影响。最后，要对各项基础设施的市场经济价值进行评估分析，选择性价比较高的设备与装置，在降低通信系统运行及管理成本的同时延长基础设施整体使用寿命。

4 结束语

在科技与经济实力的同步提升下，很多先进、高效的技术手段被应用到了5G无线通信网络的发展中。一方面是为了给良好网络环境的构建创造有利条件，为通信事业的长远发展注入新鲜血液；另一方面则是为了更好地顺应新时期背景下无线通信领域的发展需求，为人们提供更便捷、更优质的信息服务。对于物理层关键技术应用中存在的难点问题和干扰因素，一些技术团队也能对问题产生的原因进行及时分析，并结合无线通信网络运行原理来制定出具有针对性的解决方案，为技术利用价值的提升带来更多可能。