5G移动通信的天线技术研究

袁一锋，张 坚

（1.中浙信科技咨询有限公司，浙江 杭州 310014；2.中国电信股份有限公司 杭州分公司，浙江 杭州 310066）

0 引 言

现阶段，通信行业现代化水平不断提高，推动了通信技术的优化与完善。要想扩展5G移动通信的应用范围，应注重对5G移动通信天线技术的研究与应用，促使通信技术可以趋于多元化方向发展，为5G移动通信发展奠定坚实的基础。

1 5G移动通信与天线技术

5G通信和4G通信差别较大，5G通信网速理论值能够达到10 Gb/s,实际测试网速也可达1 024 Mb/s。大规模天线阵列、新型多址以及新型网络架构等的应用能够提高5G性能，例如新型网络架构运用了云计算、软件定义网络等技术，其目的是促使5G网络更高效、智能、灵活[1]。对于5G通信，一般通过高低频混合组网的模式有效提高频谱利用率。

在5G通信发展的影响下，新型天线传输技术也在不断发展，虽然数据流量需求日益增大，但是频谱资源却未能增加，大规模天线多输入多输出（Massive Multiple-Input Multiple-Output，Massive MIMO）阵列是现阶段应对该问题最有效的方法。当天线较多时，利用Massive MIMO形成多个并行的数据传输通道，保障基站能够以相同时频资源满足多用户需求，进而有效提高系统频谱效率[2]。此外，Massive MIMO还具备诸多特殊的优势，如降低波束干扰、减少总发射功率等。利用Massive MIMO技术对基站内多天线发射信号的具体相位加以调节，并让其在终端产生电磁波叠加，不但能够提高信号接收的实际强度，还能生成基站以及全部终端之间的专有波束，全面提升信号传输的安全性[3]。对于5G天线而言，由于5G移动通信终端用户量较大，因此可以将不同的天线系统集成在同一天线基站内，进而实现空间压缩与成本降低[4]。

2 大规模天线技术应用分析

在5G移动通信发展的过程中，如何运用大模块天线准确有效且迅速地捕捉不同终端信号，同时将中断信号对捕捉成本带来的影响尽可能降低是现阶段急需解决的问题。想要促进大规模天线进一步优化与完善，应以时分双工（Time Division Duplexing，TDD）系统为基础对导频以及信道加以设计优化，通过恰当的调度算法降低计算难度[5]。在天线数量和用户数量不断增加的情况下，通过在建设基站的过程中科学运用大规模天线技术，进而全面提升上网速率。在运用大规模天线技术时，通常应配合使用正导交频技术，从而有效降低导频开销。在获取信息时，倘若用户数量低于导频开销数量，会对信息获取带来一定影响[6]。以双工系统为基础，在满足控制信道需求之后应校正其他因素，防止给系统带来负面影响。通常情况下，校正因素含有硬件电路以及空间信号。对于硬件电路而言，应将系统接送线路加以连接形成回路之后再进行其他工作。对于空间信号来讲，应在接收过程中加以校正，并将校正系数计算出来。

结合相关研究发现，当用户数量增加时，会使信息传输难度增大，对传输效率产生影响，无法确保传输任务能够按时保质完成。秉持互异性原则对信道加以校准，对电路加以判断，并展开空间信号的校正工作[7]。在5G移动通信发展的过程中，有时也需要向下传递天线接收的信息。若总体天线的使用主体越来越多，会降低信息和连接点互相结合的可能性，难以对信息进行有效接收，同时难以向下传递信息，无法构建信息传输的通道。有效应用天线技术线路间的互异性，提升连接可靠性和精确度，进而推动信息向下传递。对天线连接点间信号加以判断和计算，进而促使信息快速安全传递。对系统资源配置加以优化，促进大规模天线技术的运用，将资源配置具体难度减少，将其使用性能全面提升[8]。在科技不断发展的影响下，大规模天线技术也在不断完善，可以做到无线传输资源，能够有效解决有线传输存在的诸多难题。结合相关研究发现，对于无线传输系统而言，要想实现安全高效传输，还应通过分簇方法合理进行资源配置。

在5G通信网络中运用大规模天线技术，可以提高信息传递质量与效率。结合大规模天线技术创新点，秉持互异性原则对TDD系统进行处理。以上下行间互异性为基础，对上行通道进行测量，进而得到下行通道的信息，通过整体性技术确保反馈的可靠性与精确性，防止外在条件导致的负面影响，促进系统内相关技术和结构的完善和升级[9]。

3 5G毫米波天线技术应用分析

毫米波天线技术是现阶段应用比较成熟的通信技术之一，其含有传统结构天线和新理念设计天线，前者包括陈列天线等，后者则包括微带天线、极化天线等。基于5G通信网络，传统结构的阵列天线可以运用在较大规模的MIMO基站，而新理念设计的微带天线可以运用在MIMO终端内。在获取分集增益和波束赋形的过程中，较大规模的基站MIMO天线阵列需要的振子数高达上百个。通过空分多址，将整个集群视为单独阵列，进而将分集增益和波束赋形分配给用户。除此之外，类微带天线能够将辐射单元和有源器件集合在同一印刷电路板或砷化镓基片内，进而变为微型天线。

4 天线技术的发展趋势

结合电信、移动等运营商实际情况，天线技术正朝着小型化、功能模式智能化以及射频模块与天线连接集中化等方向发展。在天线性能良好的前提下，不断缩小天线体积是促进天线发展的重要基础。多种制式运用于同一个超宽带天线，也可以结合系统具体要求独立调节单个制式。多制式天线的运用可以减少天面资源与建站成本，还能够满足不同的网络覆盖需求[10]。波束的赋形和分裂可以做到智能化，进而满足各场景的运用需求。天线智能化可以促使系统间资源运用、操作更加完善，进而促使运维方式也更加简单便捷。此外，集中式设备会逐渐替代分离式设备，光纤会替代电缆，主设备与天线能够一体化发展，促进天面资源利用与部署更加高效、科学，进而满足网络趋于扁平化方向发展的具体需求。

5 结 论

总而言之，科技的迅速发展也促进了5G移动通信的天线技术优化与完善。目前对该技术的研究任重道远，有诸多问题仍需要进一步解决，对此应持续深入研究，全面拓展5G移动通信的应用范围，从而促进通信行业实现健康可持续发展。