5G 通信技术下电子信息工程信号覆盖增强方案的设计与验证

一、引言

5G 通信技术作为新一代信息基础设施的核心组成部分，具有高速率、低时延、大连接的技术优势，在工业互联网、智慧医疗、智能交通、超高清视频等领域展现出广阔的应用前景。电子信息工程技术作为 5G通信系统构建与优化的关键支撑，其在信号传输、处理、覆盖优化等方面的创新，直接决定了 5G 网络的运行质量。

二、5G 信号覆盖现存问题分析

（一）复杂地形下的信号衰减问题

5G 信号主要采用毫米波、厘米波等较高频段，相比 4G 信号，其绕射能力更弱，在传播过程中更容易受到地形遮挡的影响。在山区、峡谷等区域，山体不仅会直接阻挡信号传播路径，还会导致信号出现严重的阴影衰落，使得信号覆盖范围大幅缩小，部分区域甚至完全没有信号覆盖。此外，复杂地形中的植被也会对 5G 信号产生吸收和散射作用，进一步加剧信号衰减，降低信号接收质量。

（二）密集城区的信号干扰与多径效应

密集城区高楼林立、人口密集、通信设备数量多，是 5G 信号覆盖的重点区域，也是问题最为突出的区域。一方面，高楼大厦会对 5G 信号产生强烈的反射和折射，形成多径传播。多径信号到达接收端的时间、相位和幅度不同，相互叠加后会导致信号幅度剧烈波动，出现瑞利衰落，严重影响信号的稳定性和传输速率。另一方面，密集城区内大量的基站、无线局域网（WLAN）设备、物联网终端等会产生复杂的电磁干扰，5G信号在传输过程中容易受到这些干扰信号的影响，导致信号信噪比下降，通信质量降低。

三、5G 信号覆盖增强方案设计

针对上述 5G 信号覆盖问题，结合电子信息工程技术，从网络规划、基站部署、信号增强技术三个维度设计覆盖增强方案。

（一）基于地形与场景的 5G 网络规划优化

网络规划是提升 5G 信号覆盖质量的基础，需结合不同区域的地形特点和应用场景，制定差异化的规划方案。首先，利用地理信息系统（GIS）和无线电波传播模型，对目标区域的地形、地貌、建筑分布等信息进行精准建模，模拟 5G 信号在不同场景下的传播路径和衰减情况，确定基站的最佳选址和覆盖范围。例如，在山区区域，选择地势较高、视野开阔的位置建设基站，利用高站覆盖优势扩大信号覆盖范围；在密集城区，采用 “宏基站 + 微基站” 分层组网的方式，宏基站负责大范围覆盖，微基站部署在高楼之间、街道旁等区域，补充覆盖宏基站的信号盲区和弱区。

其次，优化基站的天线参数配置。根据不同场景的信号传播需求，调整天线的高度、方位角和下倾角。在山区，适当提高天线高度，增大下倾角，确保信号能够覆盖到山脚和山谷区域；在密集城区，减小天线下倾角，调整方位角，避免信号过度重叠导致干扰，同时增强对街道和建筑低层的信号覆盖。此外，采用智能天线技术，通过自适应波束赋形功能，将信号能量集中在用户所在方向，提高信号的定向覆盖能力，减少信号浪费和干扰。

（二）新型基站部署与组网

1. 宏基站与微基站协同组网

宏基站具有覆盖范围广、容量大的特点，适合作为 5G 网络的基础覆盖层；微基站体积小、部署灵活，适合作为补充覆盖层。在密集城区和人口密集区域，通过宏基站实现大范围连续覆盖，同时在宏基站信号覆盖较弱的高楼低层、街道拐角等区域部署微基站，形成 “宏微协同”的组网模式。微基站可以通过有线回传或无线回传方式接入核心网，与宏基站实现无缝切换，确保用户在移动过程中通信不中断。这种组网方式既能满足大面积覆盖需求，又能有效解决局部区域信号弱、容量不足的问题。

2. 室内分布式天线系统（DAS）部署

针对室内场景的信号覆盖盲区问题，部署室内分布式天线系统（DAS）是有效的解决方案。DAS 系统通过将基站的信号分配到室内的多个天线节点，实现室内信号的均匀覆盖。在大型商场、写字楼、机场等大型室内空间，将 DAS 的主单元（MU）部署在机房内，通过光纤或同轴电缆将信号传输到分布在各个楼层、区域的远端单元（RU），再由 RU 连接天线，将信号辐射到室内空间。DAS 系统可以支持多频段、多运营商信号接入，不仅能增强 5G 信号覆盖，还能兼容 4G、WLAN等信号，提高室内通信服务的综合质量。

（三）信号中继与增强技术应用

1. 中继技术

中继技术通过在信号传播路径上部署中继节点，接收基站发送的信号并进行放大、转发，延长信号传播距离，增强信号覆盖能力。在山区、峡谷等信号衰减严重的区域，部署地面中继站，中继站接收远处基站的信号后，经过处理和放大，转发给覆盖盲区的用户；在室内场景，部署室内中继器，接收室外基站的信号，放大后覆盖室内盲区。此外，还可以采用卫星中继技术，利用卫星作为中继节点，实现对偏远地区、海洋等地面基站无法覆盖区域的 5G 信号覆盖，拓展 5G 网络的覆盖范围。

2. 波束赋形技术

波束赋形技术是 5G 通信中的关键技术之一，通过对天线阵列的相位和幅度进行控制，形成定向的信号波束，将信号能量集中在特定方向上。在复杂场景下，利用波束赋形技术可以实现对用户的精准覆盖，减少信号向无用方向的辐射，降低信号衰减和干扰。例如，在密集城区，基站通过波束赋形技术，将信号波束指向街道和建筑内的用户，避免信号被高楼反射到其他区域造成干扰；在室内场景，通过智能波束赋形，根据用户的位置动态调整波束方向，确保用户始终处于信号较强的区域。

3. 信号增强算法优化

从信号处理角度出发，优化信号增强算法，提高接收端对微弱信号的检测和恢复能力。采用自适应均衡算法，抵消多径效应带来的信号失真，减少瑞利衰落对信号质量的影响；利用信道编码技术，如低密度奇偶校验码（LDPC），增强信号的抗干扰能力，降低误码率；通过噪声抑制算法，过滤接收信号中的干扰噪声，提高信号信噪比。这些算法的优化可以在不增加硬件成本的情况下，有效提升 5G 信号的接收质量，改善信号覆盖效果。

四、结论

本文基于电子信息工程技术，针对 5G 信号在复杂地形、密集城区、室内场景下的覆盖问题，设计了包含网络规划优化、新型基站部署、信号中继与增强技术应用的覆盖增强方案，并通过仿真测试和实地验证，证明该方案能有效提升 5G 信号覆盖范围、信号强度和通信质量，为 5G通信技术的全面应用提供了可靠的技术方案。

参考文献

1. 袁涛等. " 专业融合背景下高职5G 移动通信技术课程设计与实践研究 ." { 电脑知识与技术 : 学术版 } 19.12(2023):119-121.

2. 张丽君. " 面向5G 通信智能化建设的电子信息工程技术研究."{ 计算机应用文摘 } 39.14(2023):139-142.

3. 李素叶. "5G 背景下电子信息工程技术专业改革研究与创新."{ 视界观 } 000.017(2020):P.1-2.