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基于5G通信的大规模天线无线传输技术探

讨

作者：吕廷亮

来源：《科学与信息化》2020年第22期

摘要随着我国经济的高速发展，我国各行各业也呈现出良好的发展趋势，在5G网络的

建设过程中，大规模天线无线传输技术是十分重要的基础技术，能够促进5G通信频谱效率的

有效提升，同时减少能耗。本文将简单分析大规模无线天线传输理论，并就5G通信中的大规

模天线无线传输技术展开探讨，希望可以给业界人士提供一些参考，推动5G大规模天线传输

技术的发展进步。

关键词5G通信;大规模天线;无线传输技术

引言

科技的进步带来时代的进步，移动数据业务出现并得到巨大发展，信息技术资源占比势必

将不断增大，这在满足人们对信息资源的应用需求的同时，也导致资源消耗的增多，如何实现

信息资源节约是当前摆在人们面前的一个重要问题。大规模天线无线传输系统构架便是解决这

一问题的有效措施，其不仅能满足5G传输要求，还能最大程度的减少资源投入。所以，针对

5G大规模天线无线传输技术进行研究是十分必要的。

大规模天线无线传输的1概念

通信5G系统中的频谱效率是基于5G基础频率而来，其对于5G通信系统的信息传播稳定

有着重要意义。在频谱效率过低的情况下，5G系统中的频率波动值往往较大，难以稳定，进

而导致5G网络信号的接收也会出现波动，不够稳定。而5G网络作为比4G网络更加安全、高

效、稳定而低能耗的通信网络，其信号应当保持足够稳定，波动较小，这就要求其频谱效率质

量必须维持在一定水平之上。信道容量分析作为评估5G通信系统设计与性能的基础形式，其

是基于MIMO多天线技术而提出来的，并且被发现能够适用于大规模天线系统的容量分析。

不过，由于大规模天线系统本身更为复杂，故而其信道容量分析的难度也更大，为5G通信的

频谱效率质量控制带来了较大难题。首先，大规模天线系统本身较为复杂，包含的天线数目极

多，使得新到信息获取较为困难。对此，只能进行信道估计，同时考虑导频污染、路径损耗及

天线相关损耗等，利用大规模MIMO的频谱效率来探析基站天线个数和接收机个数间的关

系。其次，大规模天线系统对蜂窝移动通信网络造成了一定影响。后者本身容量虽然有限，但

是在对其容量进行评估时，还需要考虑大规模天线系统下的基站节点分布与用户分布，进而为

蜂窝系统的设计提供数据指导。因此从理论上来看，信道容量分析是大规模天线无线传输的关

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键。只有在良好的容量分析下，大规模天线系统的频谱效率才有可能始终处于较为稳定的状

态，进而保障5G通信网络信号的传输稳定，确保5G网络的建设与发展进程能够顺利推进，

为人们提供更好的网络服务[1]。

大规模天线的基本原理分析2

大规模天线系统架构，包括密集辐射阵、功分网络、耦合校准网络、盲插型连接器和5G

收发单元。密集辐射阵中设计有去耦装置，密集辐射阵由若干双极化辐射单元按照一定的横向

间距和纵向间距组阵。天线射频通道（包括多个辐射单元组成的单元模块）实现无线传输信号

的收发;收发单元实现对射频通道RF信号发射和接受;耦合校准网络实现校准及评判电路;这

样，通过全方位的从发射信号到接收实现全方位的整合与校对，确保信道线路的畅通与有序运

行。大规模天线无线传输原理就是无线信号的收发、到对应频道的接收，再到信号源的处理、

整合与监测。这个过程连续统一。但从天线阵发射的大部分能量集中在非常狭窄的区域，这意

味着当您使用更多天线时，波束宽度会变窄，因此我们必须建立超出原本困难程度的复杂算

法，来精确定位用户的确切位置并指导光束给用户高精度[2]。

大规模天线系统频谱效率理3論

频谱效率效率理3.1论分析

在多用户大规模天线系统中，随着天线数量及用户数量的增多，信道信息的获取成为该系

统性能提升的瓶颈。结合大规模MIMO上下行传输的能耗效率及频谱效率，同时考虑导频污

染、信道估计、路径损耗等因素，每个用户基站天线个数和接收机技术有着密切联系，且大规

模MIMO