探析毫米波技术在5G物联网中的应用

张法瑞 任师腾 李港 秦鹏鹏

山东积成智通新能源有限公司 山东 济南 250000

摘要：随着数字信息化技术的迅速普及，网络与物联技术已成为当下人们日常生活与工作必不可少的部分，随着人们对网络技术的愈加依赖5G技术应运而生，当前如何优化与充分利用毫米波技术更好的应用在5G物联网的建设中是广大工程师重视的问题，本文分析了5G的技术特点与毫米波信道的特征，进而从信道调制、信道编码、大规模天线技术等方面详细探究毫米波技术在5G物联网中的具体应用。

关键词：毫米波技术；5G物联网；信息通信；单载波系统

在当今数字化信息技术高速发展的时代背景下，人们对数据的传送效率、信息获取速度的要求不断提升，人们的日常工作与生活愈加依赖网络技术，而5G物联网技术正是在此背景下应运而生的，该技术以其超强的网络传输速度被世界广泛广泛认可，可想而知该技术在今后10年内必将大放异彩，造福人类。

一、5G技术的特点及毫米波信道的特征

（一）5G技术的作用及特点

我国通信技术早在上世纪90年代初已开始发展，到2007年底我国收集用户的数量已经达到了5.56312亿用户，手机的普及率达到了42.7%，随着我国网络技术的快速发展与网络通信基础设施的大量兴建，截止到2019年底中国互联网信息中心CNNIC发布的报告可知，中国网民数量以达到8.54亿，互联网的普及率已高达62%，而我国手机网民更是超过了8.5亿，使用手机上网及处理日常事务比已达到89%，可想而知通信技术的发展以普及与大众，造福于百姓，人们的生活及工作也逐渐依赖于网络依靠于通信技术，随着智能终端用户的不断上涨，移动数据量也随之水涨船高，据数据统计，从2014年至2020年初，我国数据流量同比增长了60%，随着智能家具及智能系统的大量推出，人们越来越重视数据的整合与调用，5G技术由此应运而生，相比于3G、4G技术，5G在传输速度与数据交流中有了极大的提升，5G技术的上行与下行速度极快，最高可升至11Gb/s，因为5G信号的强大人们可以实现与设备的职能互连，设备与设备之间的快速通信，通过大量基础设备的搭建可以将各智能部件充分整合与一体，实现信息的共通，5G更重要的性能是延时性低，可以将网络与实际操作相融合，例如：视频通信、远程医疗操作、自动驾驶、交通控制都能充分的胜任。但5G网络对设备的软硬件及网络适配情况要求较高，设备耗电量过高，5G一起传输速率高著称但同时其流量的消耗也十分巨大，无形中增加了百姓的费用。

（二）毫米波信道特征分析

毫米波是5G通讯中最为主要的频道之一，毫米波的本质是一种高频具备高能的电磁波，其波长为1至10毫米，频率在30GHz－300GHz之间，众所周知网络速度的本质是一定时间内接受数据的信息量，电磁波相当于架起信号基站与智能终端的桥梁，提高电磁波的频率可以增加其中数据的存储量，提升智能终端在单位时间内的接受数据量从而提升网络速度，与4G不同，5G以增加带宽的方式来快速提升传输速度，毫米波以其高效性、速度快、资源强、高带宽等特点承担了5G载体的重任。毫米波虽然有其一定的优势，但同时也具备众多的不足，毫米波通信虽然速率快，但极易受到周边环境的影响，毫米波长较短使得其衍生放射性能不足，对高楼房屋的穿透穿透力不强，大量的客观条件制约了毫米波的通讯能力例如：空气中的水分、沙尘都将令毫米波的能量信号大幅度的衰减，相比于4G信号的区域大范围传播，5G通信对信号的发射与接受端的要求都很高，需要提前测算出接受方的运动轨迹及位置，将所要发射的高能信号打包集中后，利用先进的波速追踪技术定向集中传播，此种方法可以有效的降低信号因为客观因素出现的丢失情况。

二、毫米波技术在5G物联网领域的具体应用情况

（一）信道调制

没有规矩不成方圆，信道调制的确立与信道具体规则的制定为5G物联网技术划定了具体方向与程度，信道的调试工作是极为重要的，需要工程师根据当前特殊情况进行相关的调节与完善，将正交频分复用、单载波系统、滤波器组建设、调制方法分析等具体参数指标确定并对具体难点问题集中解决，例如：多载波，多载波系统的接受与处理需要特定的智能硬件来判定，需要对接受到的单载波信息进行特殊处理，经过信息的整合与处理，从而提升整体流程的运行质量，降低出错频率。

（二）信道编码

信道编码与信道传输序列是5G物联网中较为重要的部分，可以全面提升信号的传送质量与能力，通过信道编码可以将数据整合到毫米波中，通过将信息从已制定好的信道编码中发设至接收端在经由相应的信道编码解密步骤进行解密，可完成一整套的5G传输流程，科学的处理信道编码可以将整体系统的性能大幅度提升。5G技术相比于上两代通讯技术不断在性能上有了质的飞跃，在信道的编码方式上也存在巨大的差别，由于5G通讯量十分庞大，不能沿用上一代的解码与编码方式，需要根据毫米波的特点指定出新的编码模式以提升信道编码的自适应能力、降低编码的难度、降低解码的运算量，已确保该系统的实用性与价值。

（三）大规模天线技术

毫米波相比于上一代数据传输介质在频率的发送与数据的传递中所消耗的能力都增加了一个数量级，毫米波需要大规模的天线技术才能完成数据的传输与处理工作，5G技术也因此比4G通信所消耗的资源以及投入的成本更为高昂，因此研究新一代传输硬件与供电方法是当务之急，另外大规模天线研究过程也要分析信号波的发送方向和发射方式，通常采用多个天线共同协作的工作体系提高覆盖范围。

结束语：

综上所述，5G技术将会根本性的提升当前人们的日常生活及生产方式，5G技术的发展不仅提升了上网速度，由此产生的蝴蝶效应将席卷各领域，必将促进各领域的发展与社会经济的增长，也必将衍生出大量的新兴商业体与金融模式，当前5G技术处在发展初期，如何在当前国情下快速建立与完善5G网络通信技术并加快国内外的通信领域布局是当前的关键。

参考文献：

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