13、Massive MIMO

要提升无线网速,主要的办法之一是采用多天线技术,即在基站和终端侧采用多个天线,组成MIMO系统。MIMO系统被描述为M×N,其中M是发射天线的数量,N是接收天线的数量(比如4×2 MIMO)。

如果MIMO系统仅用于增加一个用户的速率,即占用相同时频资源的多个并行的数据流发给同一个用户,称之为单用户MIMO(SU-MIMO);如果MIMO系统用于多个用户,多个终端同时使用相同的时频资源进行传输,称之为多用户MIMO(MU-MIMO),MU-MIMO可大幅提升频谱效率。

多天线还应用于波束赋形技术,即通过调整每个天线的幅度和相位,赋予天线辐射图特定的形状和方向,使无线信号能量集中于更窄的波束上,并实现方向可控,从而增强覆盖范围和减少干扰。

Massive MIMO就是采用更大规模数量的天线,目前5G主要采用的64x64 MIMO。Massive MIMO可提升大幅无线容量和覆盖范围,但面临信道估计准确性(尤其是高速移动场景)、多终端同步、功耗和信号处理的计算复杂性等挑战。

14、毫米波(mmWave)

毫米波(mmWave),指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线电波,波长范围从1mm到10mm。5G与2/3/4G最大的区别之一是引入了毫米波。毫米波的缺点是传播损耗大,穿透能力弱,毫米波的优点是带宽大、速率高,Massive MIMO天线体积小,因此适合Small Cells、室内、固定无线和回传等场景部署。

15、波形和多址接入技术

4G时代采用OFDM技术,OFDM具有减少小区间干扰、抗多径干扰、可降低发射机和接收机的实现复杂度,以及与多天线MIMO技术兼容等优点。但到了5G时代,由于定义了增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)和超可靠低延迟通信(uRLLC)三大应用场景,这些场景不但要考虑抗多径干扰、与MIMO的兼容性等问题,还对频谱效率、系统吞吐量、延迟、可靠性、可同时接入的终端数量、信令开销、实现复杂度等提出了新的要求。为此,5G R15使用了CP-OFDM波形并能适配灵活可变的参数集,以灵活支持不同的子载波间隔,复用不同等级和时延的5G业务。对于5G mMTC场景,由于正交多址(OMA)可能无法满足其所需的连接密度,非正交多址(NOMA)方案成为广泛讨论的对象。

16、带内全双工(IBFD)

带内全双工(IBFD),可能是5G时代最希望得到突破的技术之一。不管是FDD还是TDD都不是全双工,因为都不能实现在同一频率信道下同时进行发射和接收信号,而带内全双工则可以在相同的频段中实现同时发送和接收,这与半双工方案相比可以将传输速率提高两倍。

不过,带内全双工会带来强大的自干扰,要实现这一技术关键是要消除自干扰,但值得一提的是,自干扰消除技术在不断进步,最新的一些研究和实验结果已让业界看到了希望,但最大的挑战是实现复杂度和成本太高。