摘要：在目前的现状下，各地表现为迅速增多的移动通信用户，并且移动通信网络也呈现不断升级的总体趋势。作为现阶段的全新无线通信手段，5G无线通信构成了无线通信领域的发展目标。然而实质上，5G通信网络包含较为复杂的网络内部构成，尤其是其中的网络物理层需要依赖多种5G关键技术才能得以建成。对于健全5G通信网络而言，全面保障无线网络通信实效的着眼点就在于改进物理层性能，据此达到提升整个通信网络运行效能的宗旨。
关键词：5G无线通信网络；物理层；技术
一、第五代移动通信技术所具备的特点
主要包括以下几点：其一，第五代移动通信数据传输率提高。第五代移动通信技术的数据传输速度明显加快，可以达到每秒数十千兆字节。第四代移动通信技术的无线传输速率为75Mbps，第五代移动通信技术的无线传输速度可以达到1Gbps，而且具有非对称数据传输的能力。其二，第五代移动通信有很强的兼容性。第五代移动通信技术涉及无线技术，诸如Wi-Fi、蓝牙等等，有多种无线通信技术可以兼容。在网络技术支撑下，移动支付更为安全，而且速度更快。其三，第五代移动通信的功耗低。无线网络通信技术在应用中，应用程序的连续运行各种附件的支持。程序被发送到服务器，之后发送请求。在第五代移动通信技术应用中，不仅信息传输的迅速快，而且还具有自动审计功能，避免来自无用应用程序的请求，从而避免资源浪费，电池的使用寿命得以延长。
二、5G通信网络的蜂窝结构
蜂窝结构是解决上述挑战并满足5G系统需求的一个调整点。由于户外利用时间仅占总利用时间的20%左右，因此小区建筑物对网络基站建设的影响较为突出。建筑物的墙体结构使无线网络穿过墙体造成较大损耗，同时，降低了数据的传输速率和频谱速率，大大降低了无线传输的能量。5G蜂窝结构就是为解决这一问题而专门设计。为了充分利用传输能量，基站上的天线阵列需要DAS系统和MIMO技术共同辅助完成。当前的MIMO技术主要利用2～4根天线，大规模的MIMO技术系统会相应增加天线数量，以增加容量。室外基站配备大量分布在小区的大型天线阵列，通过光纤链接到BS，这受益于DAS和大规模MIMO技术。尽管现实生活中各种条件的限制，室外移动用户的天线原件不能最大化使用，但最大化虚拟大型天线阵列与BS系统相结合，可形成强大的MIMO线路。因此，在建筑物外面安装室外基站或者分布式的天线阵列很有必要，如果长期运行，将快速提升小区的吞吐量和频谱效率。但是，要考虑到一点，即基站建设增加了很大成本。
三、5G物理层的关键技术
1、5G的毫米波技术。与其他通信手段相比，毫米波通信的基本特征在于良好的信号质量、较强的穿透烟雾能力与较好的信号保密性，因此体现了不可忽视的毫米波传输优势。具体来讲，运用毫米波通信应当确保控制于3GHz以内的通信频段，但是不要低于300MHz。反之如果超出了以上的通信频段，则会呈现较低的频段利用率。从现状来看，技术人员正在致力于全面利用毫米波，进而实现了5G传输效率以及传输质量的明显提升。近些年以来，波束成形天线的关键技术也在逐渐达到成型化。对于波束成形天线的最佳传输速率可以设计为每秒钟1Gb，然后限定于2千米的传输距离。在此基础上，运用以上的技术手段就能够适应毫米波的特殊传输频段。此外，目前某些学者也在尝试将传输频段限定于38GHz，从而明显拓宽了现存的毫米波传输范围。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆研发人员在当前阶段仍然需要面对穿透损耗与路径损耗的毫米波传输难题，并且需要克服雨衰现象给传输过程带来的干扰。
2、MIMO技术。①大规模MIMO技术的优点：通过减小小区的尺寸，提高系统容量。大规模MIMO系统直接增加基站的天线数量就能够提高系统容量，降低复杂程度。系统可以选择价格低廉的元件进行搭建，降低了成本。当天线的数量足够时，产生的干扰可以忽略不及，采用最简单的线性预编码和算法是最合适的方式。②信道获取信息：大规模MIMO技术是一个全新的技术领域，虽然在技术上有了一定进展，但是还存在很多的问题，需要技术人员进行解决。随着天线数目的不断增加，基站获取信道信息的状态需要保持最佳，以保证无线通信系统信息传输的可靠性和安全性。为了准确获取信道传输的信息，需要通过时分双工系统实现，利用上下行信道在相关时间内信道状态的互易性获取CSI。因为频分双工系统需要通过终端用户获取反馈信息，所以获得CSI的方式不同。基于信道互易的TDD系统对减少信道开销具有重要作用，其不需要建立复杂的机制，基站的天线数目也不受影响，根据互易性的特点会限制高速移动场景的通信。
3、双公开技术。通常意义上的双公开技术指信息能够实现同时传输和同频率传输。现有的通信系统在信息传输过程中会受到信号干扰，而全公开技术能有效提高频率的利用率，实现多频率的信息传输，克服了一个通信系统不能同频率和双向传输的技术难题。这是当下人们热衷于研究双公开技术的原因。对5G通信系统而言，应用双公开技术能够有效利用无线频谱资源。具体来说，通过抵消干扰信号的模拟端，抵消已知干扰端数字信号的干扰，解决传输过程中系统的干扰问题。
4、绿色通信技术。绿色通信技术主要用于降低信息传输过程中的能量消耗。从现有技术水平来说，这是目前无线通信业发展的一大挑战。虽说目前无线通信所消耗的能源仅占所有产业总能耗的3%，但是这个数值每年以15%～20%的速度增长。4G通信方式的普及已使通信技术的能耗大幅度增加，一旦5G通信系统普及，将面临更加严峻的考验。因此，研究绿色通信技术有非常重要的意义。目前，针对这方面的研究主要以提高能源的利用效率为目的，但降低了通信系统的频谱效率。如何根据实际情况权衡两者，成为当前必须面对的一个问题。四、第五代移动通信技术的发展趋势未来的5G网络将基于SDN技术、NFV技术应用，结合使用云计算技术，使得该技术的应用更为灵活，而且智能化运行，提高了技术应用效率，形成了开放的网络系统。第五代移动通信技术网络架构主要包括接入云、控制云以及转发云。其中，接入云集成了分布式和集中式无线接入网络架构，杀跌无线接入得以实现，对于不同类型的返回链路能够兼容。电容使网络的布局更加灵活，而且可以根据实际情况做出调整，无线电资源管理上可以保证质量，管理效率得以提高。将第五代移动通信技术的数据转发功能从网络控制功能中分离开，就可以发挥工具的作用。控制云的所有者可以实施本地移动管理，还可以对会话有效控制，保证服务质量。
结语
网络物理层构成了5G无线网络的核心，物理层的基本性能也直接关系到整个无线网络。从当前现状来看，5G无线通信的手段与技术已经能够融入很多领域，以上现状优化了网络通信的各项基本功能，从而达到保障无线通信效果与提升无线通信效率的目标。因此在探求5G关键技术的具体实践中，对于5G网络的物理层仍然应当将其作为核心的无线网络部分，并且致力于改进物理层的性能。
参考文献：
[1]刘涛.5G无线通信网络物理层关键技术[J].通讯世界，2018（20）：47-48.
[2]李俊治.5G无线通信网络物理层关键技术要点[J].数字技术与应用，2018（5）：30.
论文作者:王翊东,徐国栋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/7
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