浅析5G信号影响因素与调制方式

浅析5G信号影响因素与调制方式
摘要：随着科学技术的发展，我国的5G信号有了很大进展，5G作为新一代
的移动通信系统，其用户普及、全球覆盖已经初见雏形，但5G信号在传输途中
的损耗问题以及5G信号的调制方式仍然有待提升，亟须专家学者研究和改善。

本文首先分析5G空口，其次探讨影响5G信号的因素，最后就调制方式进行研究，进一步地分析了移动通信体系创新提出的5G信号强弱、干扰与5G调制方式的作
用关系，以更为有效的、更贴合实际的角度为5G未来发展提供一个思路。

关键词：5G信号；影响因素；调制方式
引言
为了充分发挥5G在行业应用中的优势，运营商正在打造5G+无人机业务赋能
各个行业。

低空域覆盖相较于普通的地面覆盖，最大的劣势在于难以对空域信号
的情况进行整体感知。

除此以外，在企业内部区域或空旷区域尚能通过增补对空
基站的方式来提高空域信号质量，但面对密集城区，增补对空基站难度大，性价
比低。

5G无人机若在空域中随意飞行，由于空域信号质量的复杂性，业务和安全
难以得到保障。

对5G无人机空中飞行路线进行实时调整的方法，使得无人机在
空中能够连续且稳定地通过5G接收数据，为相关业务和安全提供可靠性保障。

1 5G空口
首先利用基站计算出飞机与周边至少两个基站的水平偏角和水平距离，同时
利用气压高度计确定飞行高度，最后得到距离最近的5G基站，并将其视作传输
基站。

传输基站会调整其5G天线的俯仰角，使得其能够正常进行数据传输。

该
专利利用一种动态的方式，通过实时调整5G基站的天线，优化了空口环境，复
用了基站资源。

但是这种方式在有无人机业务时无法保障地面用户的体验，且对
基站的改造难度较大，成本较高。

因此本文将优化重点放在终端本身进行深入研究。

5G终端在与基站进行信令交互过程中，5G基站给终端配置适当的CSI-RS
（信道状态指示-参考信号）资源，然后终端对CSI-RS进行测量并计算出所需要
的CSI，最后通过物理上行控制信道/物理上行共享信道上报给gNB。

其中CSI包
含了CQI，RI，LI，PMI，CRI，SSBRI和L1-RSRP等重要信道质量测量数据，对
于业务侧数据，最直观的反映便是在CQI上，这是因为gNB基于CQI来选择调制
方式、数据块大小和数据速率。

随着CQI的增加，调制方式从最初的QPSK，逐渐
变为16QAM，64QAM和256QAM，速率也随之提高。

通过实际业务可知，在满足5G
无人机业务正常执行的CQI应在大于7。

2 影响5G信号的因素
2.1快衰落与慢衰落影响
衰落现象是指信号在空间中进行传播时，信号会受到介质、地形等因素的影响，引起信号发生折射、反射、散射等现象，其中衰落又分为快衰落和慢衰落。

快衰落是信号在空间中进行传播时受到建筑物或者其他阻挡物的影响，使信号产
生了反射、绕射等现象导致信号到达目的地的时间不同，先后到达的信号之间会
相互干扰（叠加或削减）使得信号被影响，从而影响信号质量。

同时，因为信号
是分为不同的多条路径进行传播的，这种现象也被叫作多径效应。

除了多径效应
之外，多普勒效应也会引起快衰落，多普勒效应主要是信号与目标物之间存在相
对运动，当两者之间相向运动时，目标物接收到的信号频率偏高，反之两者背向
运动时，目标物接收到的信号频率偏低。

多径效应主要是影响信号的频率，信号
的频率发生了变化，信号解调之后就与原始信号存在差异，因而影响信号的质量。

慢衰落主要是信号的电平值发生变化，由于受到天气、对流层等因素影响造成的。

快衰落和慢衰落是影响信号传输的重要因素，这部分因素主要是在信号传播的过
程中产生影响。

2.2技术指标
技术指标主要对比分析多个方案的技术特性，选用指标包括产业成熟度、市
场应用度、技术兼容性。

产业成熟度主要分析多个方案中所涉及的产业是否具有
较长的发展历史、是否有使用先例、方案中的设备是否需要定制等；市场应用度
主要分析多个方案是否已经在国内外主流运营商中进行落地使用、主流设备厂商
是否有配套的解决方案等；技术兼容性主要分析多个方案是否可同时支持三家运
营商、是否需要多家设备同时部署等。

2.3覆盖区域影响
随着我国城市建设的不断深入，高楼不断增多，对信号的纵向覆盖要求也不
断提高。

但是，在信号的纵向覆盖方面，受到信号覆盖难度大、基站数量需求大
等因素的制约。

其中最主要的是信号覆盖难度大，因为纵向覆盖基本是在室内，
在室内空间相对密闭，信号的传播易被阻挡而不利于信号的覆盖。

其次是基站数
量需求巨大，在室内空间狭小的情况下，基站和分布系统的建设难度很高，纵向
需求量又很大，这无疑对于信号的覆盖是一个很大的挑战。

最后，由于在室内建
立基站及分布系统会消耗大量的住宅资源，因此物业协调难也是一个重要的因素。

综上可得，在纵向领域影响信号的主要是人为因素、技术因素等，这些因素严重
影响了信号在纵向领域的覆盖，因此纵向的信号会受到很大的限制。

3 调制方式
3.1智慧电梯基础信息查询
智慧电梯的管理中心通过5G网络连接本地服务器，可以实时监控电梯运行
数据，提高管理效率。

通过手机APP/Web（万维网）远程查看电梯基础信息：实
时查看电梯运行模式、电梯楼层、方向、开关门状态，查看电梯运行次数、距离、时间、各楼层停靠次数，查看事件履历，查看节能数据。

克服了本地监控的弊端，能随时随地了解电梯状况，可以跨建筑管理电梯，无需敷设长距离电缆。

3.2功能指标
功能指标主要对比分析多个方案对网络功能的支持能力，选用指标包括4G
支持能力、负载均衡、差异化调度能力和国际漫游。

4G支持能力主要分析现有方
案4G/5G的协同能力；负载均衡主要分析是否具备有效的负载均衡，能够提高网
络运营效率和服务质量；差异化调度能力主要分析是否具备移动网络差异化能力，能提供丰富的差异化产品；国际漫游主要分析是否能够提供国际漫游。

3.3设计接收通道
在5G通信信号处理系统中，高速数据接收通道有着不可替代性，设计主要
目标就是促进射频信号能够有序变频，实现射频信号和“中频频率”的有机融合，这样不仅能够提升系统本身的信号分析处理能力，还能强化“宽带”中频处理功能。

具体设计时，要在系统中加入“程控步进衰减器”和“低噪声放大器”，这
样可以获得良好效果，重点体现在两个方面：一方面，将系统自身小信号接收
“灵敏度”增强；另一方面，实现信号电平“衰减量”的有效调节，促进数据接
收通道设计更加科学，确保后端电路处理标准与实际设计相适应。

如果5G通信
数据利用“低通滤波器”，这时滤波器就会自动过滤，将超过测量频率范围之外
的信号有效过滤，避免这类信号对系统运行造成不良影响，最终提升系统安全性
与可靠性。

3.4智慧云保养维护
智慧云维护是将电梯运行数据实时传输到云端，后台通过数据分析，识别电
梯关键系统的运行状态，以便维护人员提前采取相应的措施。

同时，将传统的维
保服务提升到智慧前端，不论是保养查询、客户投诉、需求反馈、在线报修，还
是紧急维修，都可以在APP中获得图文信息。

通过云保养服务，可以实现在线报
修一站式服务，全节点可视化。

结语
综上所述，5G通信发展是为了适应未来的移动网络服务需求，为用户提供全
新的服务体验。

本文通过对5G信号的影响因素的分析和评述，介绍了当前主流
的移动信号的调制方法，并阐述了信号强弱和调制模式之间的关系。

相信，在今
后的几年里，5G所遇到的各种问题都会得到有效的解决，并且将在今后的数年里
实现大规模的标准化和产业化应用。

参考文献
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