2020年第08期
58
王家峰，成 龙
北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100000
摘要：作为5G 关键技术之一，毫米波大规模天线通信技术的重要性不言而喻。基于此，研究主要针对5G 毫米波通信技术的传输特性、应用优势、限制性因素进行了分析，并详细阐述了5G 毫米波大规模天线通信技术在不同场景中的应用模式，以期为该技术的推广、普及提供参考。关键词：5G 毫米波；大规模天线；通信技术中图分类号：TN929.5
作者简介：王家峰（1994—），男，汉族，贵州人，本科，通信初级工程师，研究方向为无线网设计及5G 智能应用；成龙（1990—），
男，白族，贵州人，本科，通信初级工程师，研究方向为无线网设计及5G 智能应用。
0 引言
随着5G 建设进程的不断加快，5G 关键技术逐渐成为人们的关注重点。毫米波大规模天线通信技术作为5G 的关键技术之一，其在传输频段、通信效果等方面具有一定特殊性。因此，探讨这种技术的传输特性、应用优势、可行场景具有一定必要性。
1 5G 毫米波大规模天线通信技术分析
1.1 传输特性
5G 毫米波大规模天线通信技术是一种在30~300 GHz 频率范围内，以直射波形式进行稳定传播的一类通信技术。这种通信技术的传输特性包含以下几个方面：第一，方向性良好，5G 毫米波通信的波束较窄［1］，这有助于保障通信传输质量；第二，传输频带宽，通信容量大。
在5G 毫米波大规模天线通信技术通信期间，5G 毫米波可于30～300 GHz 宽频段范围内进行通信传输。充裕的通信容量，为这种通信技术的传输质量奠定了良好的基础。
1.2 应用优势
与其他通信技术相比，5G 毫米波通信技术的优势体现在几个方面：第一，抗大尺度衰落。在毫米波频段通信传输过程中，大尺度衰落问题，是影响通信质量的主要因素
［2］
。相较于其他通信技术而言，5G
毫米波大规模天线通信技术具有良好的抗大尺度衰落作用。这种优势在上行接收、下行传输中，
均可得到良好体现。具体而言，在上行接收过程中，上行因为受到终端电池容量参数的限制，会导致其发射功率降低。而在5G 毫米波进行传输时，基于大规模天线阵的窄波束下，可以充分针对通信终端的接收信号进行最大似然比合并。因为进行了似然比合并，所以整个过程基本不会受5G 毫米波突然大尺度衰落的干扰，并且上行通信链路的通信质量、终端的通信时长均符合通信要求。而在下行信号传输中引入5G 毫米波大规模天线通信技术后，该技术可利用特殊波束提高电磁波能量束的集中性，进而为毫米波通信提供充足的信噪比增益（数十分贝）。在这一传输模式下，小区边缘信号的覆盖质量可得到良好改善。同时，通信过程中的大尺度衰落问题也可得到良好控制。
第二，提高频谱效率。在5G 网络中，毫米波大规模天线通信技术可利用大规模天线阵这一媒介（由较多天线单元组成）抑制LTE 网络的终端干扰受限问题。在通信过程中，将多用户MIMO 技术与毫米波大规模天线通信技术进行整合后，5G 网络可支持多个用户借助大规模MIMO 的空间自由度与开展同步通信（各用户的时频资源一致）。由于整个通信过程不涉及带宽、密度的变化，因此该通信
技术有助于提高5G 网络的频谱效率。
第三，提升空分复用能力。相较于＜6 GHz 波段通信，毫米波通信可借助3D 波束成型技术的支持作用，形成具有精确指向性特征的天线波束。这类波束可于空域内划分出多个子信道（划分维度涉及垂直、水平维度两方面）。当用户产生通信需求时，可利用
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5G毫米波大规模天线通信技术划分出的多个子信道，同时进行通信。这种通信模式可提高空分复用能力，充分满足用户的通信要求。
1.3 限制性因素
虽然5G 毫米波通信技术具备诸多优势，但其中5G 毫米波也面临一些限制性因素，主要包含以下几个方面：
第一，氧气、水蒸气、雨衰减。在运用毫米波通信技术通信时，当波束遇到氧气、水蒸气或雨时，容易出现衰减现象。以雨衰减为例，在信号传输过程中，5G 毫米波频段内，信号可能受雨水的散射作用影响产生衰减。如雨量较大，5G 毫米波通信可能因信号传播路径长度的改变波及通信质量。
第二，建筑物穿透损耗。在通信过程中，毫米波信号的传输距离参数较短，如传输路径中有建筑物，当5G 毫米波穿过建筑物时，信号会产生一定损耗，进而影响通信质量。
2 5G 毫米波大规模天线通信技术的应用场景
2.1 微覆盖场景
这类场景的特殊性在于：在通信区域内，小区的边缘用户普遍覆盖较弱，易受相邻扇区信号的干扰。此外，由于通信区域内的用户较多，需要同时为大量用户提供服务。在该场景下，5G 毫米波通信技术主要利用以下要素，保障微覆盖范围内的通信效果。第一，3D 波束成型要素。在5G 毫米波通信中，3D 波束成型技术可根据网络覆盖范围内的覆盖特征，合理调整波束方向，以消除覆盖死角。第二，特殊波束
指向要素。5G 毫米波的细窄化波束指向，可满足微覆盖场景下的多用户同时服务要求，还可抑制来自相邻扇区的负面干扰作用，保障用户的通信质量。
2.2 室外固定宽带无线接入场景
这类通信传输场景要求配置高速率无线链路（固定接入点与间）。5G 毫米波技术的适用性在于该技术可借助大规模天线阵的支持作用，获得高信噪比，进而满足该场景的高速率通信要求。具有指向性特征的5G 毫米波束可通过对通信过程中干扰因素的控制，提升室外场景下宽带无线接入的稳定性水平。
此外，在室内高密集度覆盖场景中，毫米波大规模天线技术，可利用自身良好的线阵分布、高信噪比、波束特征，满足高密集度（用户）场景的高质量通信要求。
3 结语
综上所述，5G 毫米波大规模天线通信技术的优势较多，其可为5G 网络的运行提供良好支持。通过对5G 毫米波通信技术与其他技术的对比可发现，该技术可充分保障信号传输效率及通信质量。为了进一步促进5G 毫米波大规模天线通信的普及，可将其衰减、损耗问题作为研究重点，提出可行的优化措施，以提升5G 网络的通信质量。
参考文献
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（上接第34页）
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