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中兴通讯:空分复用是实现5G的关键

 


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本文摘要:频谱是无线通信尤为宝贵的资源,无线技术发展至今,频谱利用率早已遇上技术瓶颈。

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频谱是无线通信尤为宝贵的资源,无线技术发展至今,频谱利用率早已遇上技术瓶颈。面临流量飞速快速增长的现状,频谱利用率紧绷沦为亟待解决的难题。形象的讲,通信技术的升级换代本质上类似于要提高高速公路(即通信管道)的流量--即单位时间内通过更好的车辆(数据),想做这一点有几种方法:一是对高速公路展开改建,例如将两车道的高速改建出八车道,或是将原本两车道的高速公路修建成上下两层的立体车道。将这个例子对应到通信领域,改建就相等于重新部署新的设备、铺设新的网络,成本极高。

二是改动汽车,让汽车变大,或是将汽车的最低时速提升,从而让单位时间内需要通过更好的汽车。对应到通信领域,该办法对应的是改动手机终端,让手机需要拒绝接受更好的数据。但由于现有的手机终端的基本架构早已成型,很难去大改为,因此这种方案也不不切实际。与此同时,一步手机卖出去必须用于多年,且5G标准与设施的手机芯片都还没面世,这种办法也不不切实际。

在这种情况下,中兴通讯首度发售了空分复用技术--也就是在不改建高速公路(通信网络),也不改动汽车(移动终端)的情况下提高流量。空分复用技术是唯一需要构建频谱效率数倍提高的技术为了解决问题频谱问题,业界广泛的观点是,提高频谱效率是关键:也就是挖潜,想到有什么样的技术需要使频谱效率更进一步提高。由于3G、4G通信系统早已工作于噪声无限大和单链路香农无限大,理论上不不存在大幅度提高的可能性。3G的码分多址技术,也需要构建“同时、同频、同空间”的多路通信,但是码分多址使用向量码区分用户,多个向量码之间构成一个自阻碍系统,这样为了符合向量条件,所有用户都必需减少传输速率,理论上如果N个用户同时通信,则每个用户最多用1/N的速率通信,因此码分多址无法提高无限大频谱效率,其理论无限大与时分复用是一样的。

而空分适配在多个用户同时通信的情况下,各个用户不必须减少速率,这样就成倍提高了频谱效率。空分适配SDMA(SpaceDivisionMultipleAccess)技术,即通过自适应天线阵列将空间拆分,在有所不同的方向上构成有所不同的波束,每个波束可获取一个无其他用户阻碍的唯一信道,进而让同一频段在有所不同的空间内以求反复利用。这就看起来在高速公路上看见其他的车,他在跑完我也在跑完,并且我们还在同一条车道上,但是对方就像空气一样,彼此之间影响。

“空分复用技术是唯一需要构建频谱效率数倍提高的技术。因为它可以使系统在刚好、同一频段、同一宏观物理空间上展开多路通信而且彼此之间阻碍,让受限的频谱资源获得最大化的利用。”中兴通讯首席科学家向际鹰博士回应。

“空分适配SDMA(SpaceDivisionMultipleAccess)技术,即通过自适应天线阵列将空间拆分,在有所不同的方向上构成有所不同的波束,每个波束可获取一个无其他用户阻碍的唯一信道,进而让同一频段在有所不同的空间内以求反复利用。这就看起来在高速公路上看见其他的车,并且很多车在同一条车道上,但是对方就像空气一样,彼此之间影响。也就是在不改建高速公路(通信网络),也不改动汽车(移动终端)的情况下提高流量。

”目前,空分复用技术早已沦为被业界普遍接纳的一种趋势。2013年,中兴通讯开始研究空分复用技术,是最先专门从事空分复用技术研发的公司。如今,中兴通讯顺利将该技术应用于到TDD和FDD网络中,并且渐渐将自己的先发优势发展出了全面优势。中兴的5G技术:从首度跟上到解决问题业界难题按照国际通信的组织与政府机构的规划,5G通信技术将在2020年左右月构建商用。

而现实中一个失望的问题则在于许多地区的4G网络还正在铺设之中,到了2020年,很多地区有可能刚将4G网络铺设完。这就为通讯设备商们明确提出了新的挑战。5G网络建设并不是一蹴而就,面临流量飞速快速增长的现状,运营商会坐等,而是大大对现网升级,让网络渐渐演变。

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MassiveMIMO作为空分复用技术的一种,被中兴通讯首度引进到Pre5G和5G的关键技术中来。利用在空分技术方面的领先优势,中兴通讯陆续研发了TDDMassiveMIMO和FDDMassiveMIMO,并希望推展商用。2014年6月,中兴通讯在全球首家明确提出Pre5G创意理念。

Pre5G的特点在于,通过对基站外侧的大量优化,用户需要替换终端才可提早享用到定5G的用于体验,提高了运营商的网络竞争力;对运营商来说,Pre5G在基站外侧几乎可以光滑升级到5G,会浪费投资。2015年,基于TDD的Pre5GMassiveMIMO已完成产品开发和外场测试,发售的商用产品也被多家著名运营商自由选择,开始商用测试和部署。最先商用该方案的软银CEO孙正义在今年2月举办的GTI大会上回应:“自由选择TD-LTE使我们大获得顺利“,并认为MassiveMIMO是TD-LTE向5G演变的最重要内涵。2016年2月,在巴塞罗那举办的MWC2016世界移动通信大会上,中兴通讯的Pre5GMassiveMIMO荣获“最佳移动技术突破”以及“CTO之中选”双料大奖。

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5G核心技术取得这些奖项,在GSMA颁奖典礼历史上还是第一次,这也使得大批FDDLTE运营商对FDD制式MassiveMIMO翘首以盼。将MassiveMIMO顺利引进FDD,是一项根本性的突破全球大约85%的运营商移动网络都是FDD制式,但FDD做到多天线空分面对极大的艰难。对于FDD-LTE制式来说,由于上下行使用有所不同频谱,信道不具备互易性,也就是说,在下行看见的信号变化,和上行看见的不完全一致,主要是上下行振幅有一个随机变化。

因此传统观点指出FDD必需用手机主动测量基站的上行信号,再行通过消息汇报给基站,基站才能做到闭环的MIMO。而MassiveMIMO基站有几十根天线,那么基站将这么多天线信息告诉手机,手机再行测量后请示,按现在4G的机制,早已必须占有100%以上的资源了,所以对于FDD,如何引进massiveMIMO沦为核心挑战之一。

基于在TDDMassiveMIMO上的很深累积,中兴通讯经过一年的希望,攻下大量技术考验。中兴通讯创意研发出有基于FDD制式的专利信道算法,相结合自研基带处置芯片强劲的处置能力,通过软件算法的突破与硬件能力的提高,顺利构建了MassiveMIMO技术在FDD-LTE网络中的应用于,流量提高几倍且需要替换终端http:///list/11080.htm,为全球数百家FDD运营商构筑了一条通向5G的坦途,为现有4G网络获取了新的演变路径和发展空间,其价值与意义无法估量。确实建构4G通向5G的桥梁5G尽管还没确认最后标准,大体方向已以定,低低频人组和逐步商用的方式获得业界广泛接纳。

低频段不能用空分复用技术提高频谱效率,低频段的覆盖范围小,也要利用空分复用技术提高覆盖面积,这实质上用的是一种空分适配的发育版本。所以对5G来说,无论是低频还是高频,都很大依赖空分复用技术。累计目前,Pre5G早已在全球40余个国家部署了多达60个网络,还包括日本软银SoftBank、西班牙电信Telefonica、和记电信Hutchison、VEON、Telenor、Singtel等全球顶级跨国运营商及国内三大运营商。

中兴通讯MassiveMIMO等5G关键技术在现有移动网络类5G场景中的提早应用于,领先业界提供了大量实际网络场景中的商用经验和测算数据,可以提早解决问题商用过程中遇上的技术和应用于问题,很大地加快5G核心技术的成熟期和完备,有效地延长产品检验和规模商用的周期。在此过程中,中兴通讯已申请人了几百个技术专利,同时也结合实际场景中的大量数据,为标准的组织贡献了许多极具价值的议案。

Pre5G一方面使4G网络获益、现有用户获益,另一方面为未来5G提供商用参照,从而确实建构4G通向5G的桥梁。中兴通讯基于Pre5GMassiveMIMO技术规模商用带给的先发优势,将在5G上维持不利地位。


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