新时期视角下5G无线通信技术发展分析

叶 聪

（南京信息工程大学，江苏 南京 210000）

1 研究新时期视角下5G无线通信技术发展的现实意义

科学技术的不断向前发展带动社会各种生产力的提升，进而全面提高了人们的日常生活质量，而且经济规模的不断扩张促进了科学技术的快速革新，形成一种良性发展循环状态[1-4]。当前我国通信技术不断向前发展，是实现我国社会经济稳定提升的重要保障基础，同时也为人们的日常生活与通信带来了诸多便利。我国在通信技术方面投入了大量的人力、物力以及财力，并且在近几年的发展过程中，无线通信技术取得了令人瞩目的成就。现阶段，我国正在逐步进入5G通信时代并且长期演进（Long Term Evolution，LTE）技术也正式被应用到商业发展领域中，无线移动通信技术的应用已经逐渐达到了世界一流的发展水平。与此同时，5G技术的大规模推广和应用为人们的日常生活与工作带来了诸多便利，改变了人们的生活方式，提高了人们的生活质量[5]。

5G技术是现阶段世界各大强国之间相互竞争的重要技术领地，各个国家想要在5G技术时代来临之前抢夺各种发展先机，5G时代的布局和推广工作直接影响到世界通信技术的未来发展方向。整体而言，我国在通信技术的发展层次上相比于几十年前有了跨越式的进展，并且在一些无线通信技术的应用方面达到了世界领先水平，但是整体而言，和世界上一些发达国家相比，我国在无线通信技术的积累工作方面仍然需要进一步提升。如何在新时期发展背景下推进5G无线通信技术的更深层次发展具有非常重要的现实意义，要不断缩短和世界各大强国之间的技术差距，从而带动我国社会经济的快速增长[6]。

2 新时期视角下5G无线通信技术的应用现状

我国5G技术的研究工作主要是以华为科技和中国移动作为领跑者，国外5G技术的研究中，英国的萨里大学与三星电子作出的贡献较大。当前，我国在5G技术研究工作方面已经取得了明显的成绩，新时期发展视角下5G无线通信技术的应用现状主要包含以下几个方面。

2.1 高频传输通信技术

随着我国互联网技术的不断革新和优化，我国网络用户整体呈现指数增长，用户方面对于信息传输效率和质量提出了更高的要求与标准。例如，随着网络用户的不断增加，现有的信息传输网络在信息传输效率和稳定性方面需要得到进一步提升，通过5G高频传输通信技术的应用可以改善传统无线通信技术存在的欠缺和不足。有效应用5G无线通信技术可以很大程度上优化网络用户的使用体验，但是该项技术在现阶段的使用过程中仍然存在一定的问题，如数据传输过程中的波动相对较大、信息传输成本较高等，这些问题需要引起相关研究工作人员的充分重视[7]。

2.2 密集网络通信技术

无线通信技术与人们的日常生活与生产活动之间有着密切的关联，5G技术的快速向前发展可以有效解决无线信息传输过程中存在的各种问题。例如，不同地区人口数量不同，对于信息传输工作需求也有所差异，无线通信网络在实际使用过程中需要根据不同的信息传输要求和标准提供必要的技术支撑与保障，以免产生信息传输需求量过高，无法满足信息传输效率和稳定性要求。密集网络通信技术的合理应用可以有效解决这一问题所产生的影响，对于低需求地区需要建立起低功率信息传输节点，有效提高热点区域信息传输效率和稳定性。通过密集网络通信技术的应用可以有效解决不同地区信息传输量和传输稳定性的要求与标准，尽管该项技术在实际使用过程中仍然存在一定的问题，但是随着后续的技术革新和优化将会全面提高信息传输效率及稳定性[8]。

3 关于新时期视角下5G无线通信技术问题的应对方案

3.1 更多频谱

3.1.1 高频段信号传输和关键技术

在5G无线通信技术的研究和使用工作过程中，高频段信号传输技术是其中非常关键的技术组成部分，同时也是该项技术未来研究和发展的重要方向。现阶段，随着5G无线通信技术的研究程度不断提升，已经有研究工作单位对于5G无线通信技术展开了高频段信息传输和测试研究工作，并且取得了相对比较明显的研究工作成果。高频传输通信技术在5G无线通信技术研究工作中的有效应用可以充分实现无线通信网络数据信息的高效率传输，保证信息传输工作的稳定性。在高频段信号传输技术的研究和使用工作过程中，仍然存在一定的问题和不足，主要包含高频段信号传输过程中容易受到吸收损耗等问题的影响，并且还存在信号频段设置过高等问题，会造成无线通信工作过程中电磁波路径出现较高的损耗，使得数据传输稳定性下降[9]。高频段信号传输过程如图1所示。

图1 高频段信号传输

3.1.2 灵活频谱共享技术

灵活频谱共享技术在使用过程中主要是基于5G技术的物理层设计为基础，属于4G和5G技术之间的动态频谱共享基础。在相同的子载波间隔与相似的结构条件下，4G和5G之间的动态频谱可以实现灵活共享。例如，在人们的日常生活中，比较常用的手机运用导频信号来建立起公共信号传输网络，并且灵活地与5G网络通信之间实现同步工作。频谱共享技术的应用能够实现导频和同步信号之间的有效对接，对于手机进入网络并与网络保持通信工作之间有着至关重要的作用。其本质意义主要在于调度用户，以此来保证用于同步和下行链路测量的参考信号在信息传输工作过程中不会出现严重的冲突，并且也不会对LTE用户的信息通信造成严重的影响。

3.2 更高频谱效率

3.2.1 非正交多址接入技术

非正交多址接入技术和传统的正交传输技术之间存在一定的差异性，在信息传输过程中，主要是在发送端使用非正交发送方式主动引入干扰信息，同时在接收端通过串行干扰删除技术实现正确的调节。非正交传输过程中，基本工作模式主要是使用复杂的接收机设计有效换取更高的频谱效率。随着芯片处理能力的不断提升，将使得非正交传输技术在实际系统中的应用成为可能。

非正交多址接入技术中主要包含串行干扰删除技术和功率复用技术等。（1）串行干扰删除技术。在信息的发送端通过引入干扰信息可以有效获取更高的频谱传输工作效率，但是在信息传输工作过程中，同样也会受到多址问题的干扰，对于消除多址干扰问题在经过第3代移动通信系统的研究工作已经取得了很多的工作成果，串行干扰删除技术是其中比较重要的技术方法之一。在系统接收端通过使用标准接口连接（Standard Interface Connector，SIC）接收机设备可以实现多用户信息传输检测，串行干扰消除技术的基本思想主要是使用逐级消除干扰工作策略，在接收信号中准确判断各个用户信息，并且将用户信号产生的多址干扰信息从最终的接收信号中去除，然后再对剩下的用户实施二次信息判断，如此循环操作直到消除所有的多址干扰问题[10]。（2）功率复用技术。在接收端消除多址干扰之后，需要在接收信号内部对用户实施信号判决，有效消除干扰用户信息传输的先后顺序，而判决工作的主要依据是用户信号功率大小不同的基站。在信息发送端会针对不同的用户分配不同的功能信号，以此来有效获取系统信号传输工作的最大性能增益，同时可以达到区分用户的作用和效果。

3.2.2 电磁涡旋无线传输技术

电磁涡旋无线传输技术主要是利用电磁波所具备的多维度特点，可以有效提高无线频谱的使用工作效率。其中比较常用的电磁波维度特征量主要包含频率、时间、空间以及偏振，所对应的信号复用方法主要包含频分复用、时分复用、空分复用以及极化复用等。电磁涡旋无线传输技术还利用了电磁波轨道角动量的传输特性将电磁波束进行扭曲与缠绕，并且通过不同波束扭曲角度的差异性，全面实现电磁波在不同轨道角动量上的复用效果，以此可以有效提高无线信道的容量大小，提高信息传输工作的效率和稳定性。

3.3 更多基站

3.3.1 大规模天线技术

随着通信产业的不断向前发展，频谱资源总量日渐稀少，如何全面提高频谱使用率成为我国5G通信技术未来发展的重要研究问题。在此发展背景下，基于大规模天线技术的应用可以对这一问题进行合理解决。通过使用大规模天线技术可以带来更大的阵列效益和干扰抑制效果，可以使频谱效率和边缘用户频谱效率得到全面提升。不但如此，大规模天线技术的应用还可以全面实现对空间位置的合理划分，通过使用空分多址同时对多个用户进行服务。当前在5G通信技术的发展过程中，已经正式推出关于大规模天线技术的增强与改进工作方法，有效满足不同区域对于信息传输容量以及资源下载速率增长的要求和标准，但是基于5G通信系统条件，基站下行最大只能同步支撑8根发送天线，对于性能的提升仍然比较有限。在未来的5G技术发展过程中，通过引入有源天线技术可以充分实现各基站达到3D波速成型效果，可以进一步提高系统信息传输容量，有效满足日益增长的数据传输业务要求和标准。

3.3.2 超密集组网技术

为了有效应对未来可持续增长的业务发展工作要求，通过使用超密集组网技术方法将成为5G提升网络整体性能的关键方式之一。通过在网络中有效引入更多低功率的信号传输节点，可以全面实现增强热点、消除盲点、改善网络覆盖面以及提高系统容量等多种功能和效果，但是随着信号传输密度的不断增加，整个网络拓扑结构也会变得越来越复杂，在5G通信工作过程中经常会受到外部环境干扰的影响，因此对于超密集组网技术的应用而言，必须要有效提高信息通信网络的抗干扰性能，特别是提高一些边缘用户的信息传输稳定性。通过超密集组网技术的应用可以有效提高网络信息传输的灵活性，降低信息传输工作过程中的外部环境干扰，同时可以为更加灵活的自适应网络提供有效保障。

4 结 论

通过对5G技术的进一步开发和应用，其将会在我国各大社会产业中发挥出关键性的作用和优势。现阶段，我国很多地区已经正式开始使用5G技术，并且在各大产业领域中的应用效果比较明显，但是其中的一些核心内容仍然需要进行进一步的革新和优化，从而为推动我国通信行业以及整个社会经济的快速发展提供有力保障。