基于5G通信大规模天线无线传输技术的应用

景玉峰

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林 长春 130012）

0 引 言

在信息技术的不断普及和应用下，5G通信行业取得了快速的发展。现如今，5G通信网络的出现和应用极大地改变了人们的交流和沟通方式，为人们的生活和工作提供了极大的便利。大规模天线无线传输技术在5G通信网络领域中发挥出重要作用，通过利用该技术，不仅可以提高5G通信传输质量和效率，还能起到一定的节能降耗作用，为保证移动通信的稳定性、可靠性以及安全性打下坚实的基础。因此，为了促进5G通信网络的创新、长远发展，如何将大规模天线无线传输技术科学应用于5G通信网络中是相关人员必须思考和解决的问题。

1 大规模天线无线传输技术分析

1.1 技术概述

大规模天线无线传输技术作为一种先进、新颖的波束赋形技术，在具体的运用中，除了可以突破拓展性局限外，还能增加大规模天线无线系统的规模，此外通过采用基站获取的方式，就可以获得完整、精确的链路信道信息，为提高预编译性能和线性接收能力打下坚实的基础。另外，该技术主要使用了多种基站端口，这些基站端口包含大量的天线，除了可以智能化调整和控制天线发射位置外，还能确保用户利用智能手机，自动接收和确认电磁波信号，从而使得信号强度不断增强。

传统基站和MassiveMIMO对比如图1所示。从图中可以看出，大规模天线无线传输技术充分发挥了自身的的应用优势，使得网络通信技术得到了极大改革和创新，为进一步提高5G通信效率和效果，净化5G通信网络创造良好的条件。此外，为了保证5G通信射频效率，还要借助大规模天线无线传输技术加强对有限空间资源的利用，进一步提高通信网络传输效率，拓展资源空间域。

图1 传统基站和MassiveMIMO对比

1.2 线性接收与预编码方法

在大规模天线无线传输技术的应用背景下，当基站成功接收用户发送的信号后需要采用接收检测的方式，将其还原为原始信号，同时还要在保证信号传输安全性的基础上，做好对信号的预编译处理。此外，为了充分发挥和利用大规模天线无线传输技术应用价值，相关人员要采用线性接收与预编码方法相结合的方式，根据基站信道估计方法使用特点，不断提高导频训练能力，并借助迫零接收机，实现对预编译相关信息的安全传输，为保证5G通信网络服务水平提供有力的保障。只有这样，才能最大限度地提高线性接收性能与预编码性能，不断优化5G通信网络，为人们的通信互动提供极大的便利。

2 5G通信大规模天线无线传输技术的具体应用

2.1 导频设计

为了进一步提高大规模天线无线系统运行性能，实现对5G通信网络优化，相关人员要借助大规模天线无线传输技术，加强对导频的合理设计。首先，参考信号是否稳定直接影响了信道估计结果的准确性，因此相关人员要利用大规模天线无线系统，加强对参考信号的科学设计，以保证信道估计结果的真实性、完整性以及准确性。此外，参考信号主要包含以下两种信号，一种信号用于对信号质量的获取，另一种信号用于对数据的解调处理[1]。前者主要采用全方位发送方式，缩小资源占有空间，保证信道最终测试质量，后者主要采用为大规模天线无线系统运行提供数据解调支持，同时还能在缩小成本的基础上，采用预编码方式完成对导频设计。

对于导频设计而言，主要包含以下两个环节。一是正交导频设计。在这一环节中需要借助频分类型和混合正交类型完成对参考信号的科学设计，同时还要利用正交导频技术确保大规模天线无线系统具有强大的抗干扰能力[2]。二是非正交导频设计。非正交导频被划分为复用性导频设计和叠加数据导频两种类型，前者在具体的实施中会产生较高的干扰能力，对导频结果的准确性产生不良的影响，后者会引发一系列的导频污染，影响信道估计结果的准确性，因此为了保证导频设计质量，相关人员要控制导频设计时间，采用低干扰方式，尽可能降低大规模天线无线系统的抗干扰能力，同时还要不断增加天线使用量，避免导频污染现象的发生，从而有效地解决非正交大规模天线无线传输技术所造成的不良问题[3]。

2.2 信道估计

对于大规模天线无线系统而言，其信道估计方法具有一定的复杂性和多样性，而大规模天线无线传输技术的出现和应用可以简化信道估计方法，对提高大规模天线无线系统运行性能，保证5G通信能力产生积极影响。首先，相关人员要根据MIMO信道特性，借助信号处理算法，获得准确无误的信道估计结果，使得信道估计方法充分发挥出巨大的应用优势。此外，还要根据MIMO信道角度完成对稀疏信道建模工作，同时在充分结合参数化计算法与压缩感知法的基础上不断提高信道估计结果的准确性，只有这样才能为5G通信网络提供稳定、可靠的传输信号[4]。另外，压缩感知算法包含两种算法类型，一种是正交匹配追踪法，另一种是匹配值宗法。通过利用这两种算法，可以进一步提高信道估计结果的真实性和精确性，使得子空间被得以充分利用。同时，为了更好地缩小导频成本，相关人员还要借助大规模天线无线系统，对信道估计精度进行调整，以避免导频污染现象的发生[5]。导频污染示意如图2所示，这种使用方法主要是在MIMO信道正交特性的基础上提出的，通过利用该方法不仅可以彻底消除矩阵模糊度，还能提高信道估计结果的精确性。

图2 导频污染

2.3 多小区大规模功率分配

通过将大规模天线无线传输技术应用于多小区大规模功率分配，不仅可以实现对大规模天线无线系统功率的科学分配，还能为通信数据传输安全性和可靠性打下坚实的基础，因此在大规模天线无线传输技术的应用背景下，相关人员要加强对多小区大规模功率的科学分配。首先，要根据多小区功率控制机制，尽可能缩小各个小区之间的抗干扰能力，确保多小区大规模功率分布的连续性和均匀性[6]。其次要控制和调整多个小区调度顺序，从而形成一套系统完善的功率控制方案，只有这样才能保证小区速率达到最大值。最后在综合考虑用户发送功率的基础上，使用功率控制方案不断累积小区速率，确保各个小区能够突破基站约束的局限性，实现对通信数据的安全传输。此外，为了降低多小区发送功率，还要适量增加天线使用数量。要想实现这一目标，相关人员需使用迫零接收机，利用大规模天线无线传输技术，制定和完善调度式功率控制机制，从而提高5G通信网络运行性能。

2.4 划分大规模天线无线系统资源

为了充分发挥和利用大规模天线无线传输技术的应用优势，相关人员要重视对大规模天线无线系统资源的科学划分，以达到提高资源利用率的目的。首先，要根据大规模天线无线系统使用需求，无线资源管理相关标准和要求，充分发挥和利用该系统效能，然后根据已制定好的设计方案，对系统资源进行科学分配。其次，以MIMO技术应用为例，对系统资源进行合理分配。MIMO技术作为一种常用的先进技术，在具体的运用中需要利用空分复用法，完成对相关数据的统计，空分复用的基本形式如图3所示。但是，空分复用法在具体的应用中经常会受到用户分簇的不良影响，为了解决这一问题，需要制定相应的目标，以实现容量的最大化，同时还要实时收集和整理信道信息，并采用贪婪算法，对各个用户进行分簇处理，从而实现对特征类似信道信息的集中化收集和整理，并将整理好的信道信息科学地分配到不同用户簇内[7]。分簇法在实际的使用中，往往存在一定的局限性，还会对用户产生间接性的不良影响，从而严重影响信息传输的稳定性，为了避免这一不良现象的发生，相关人员要将弦距离设置为分簇度量，并使用最优算法，对系统资源进行科学分配，以实现系统资源合理划分的目标[8-10]。

图3 空分重用的基本形式

3 结 论

通过将大规模天线无线传输技术与5G通信网络建设进行充分结合，不仅可以保证5G通信网络信号的稳定性、可靠性以及安全性，还能降低能源消耗量，为满足人们的通信需求，实现对通信数据的有效保护提供有力的保障。因此，在进行5G通信网络建设中，相关人员要重视对该技术的应用，只有这样才能极大地提高5G通信网络建设水平。