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一文读懂为何空分复用是实现5G技术的关键

发布日期:2022-04-25 09:18

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。面临流量飞速快速增长的现状,如何解决问题频谱利用率紧绷的难题,沦为向5G演变的关键问题。就如何解决问题4G向5G演变路上的技术难题,我们邀到了中兴通讯首席科学家向际鹰博士来为我们答案。 中兴通讯首席科学家向际鹰5G前景辽阔,但目前大量杰出频谱被2G/3G/4G闲置,频谱资源将沦为5G演变的主要问题。如何解决问题频谱资源匮乏的问题呢?

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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,如何解决问题频谱利用率紧绷的难题,沦为向5G演变的关键问题。就如何解决问题4G向5G演变路上的技术难题,我们邀到了中兴通讯首席科学家向际鹰博士来为我们答案。

中兴通讯首席科学家向际鹰5G前景辽阔,但目前大量杰出频谱被2G/3G/4G闲置,频谱资源将沦为5G演变的主要问题。如何解决问题频谱资源匮乏的问题呢?向:无线通信尤为宝贵的就是频谱资源,5G的比特率市场需求更大,频谱资源问题也变得更加急迫。

低频的频谱路损较小,覆盖面积较好,多数运营商不愿选用低频来构建大范围覆盖面积。但优质的低频频谱完全都早已分配只剩。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。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。

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,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。按照国际通信的组织与各国政府机构的规划,5G通信技术将在2020年左右月构建商用,在5G来临之前,面临流量飞速快速增长的市场需求,在4G现网中提高频谱利用率是关键。空分复用技术如何解决问题网络演变中面对的这个难题呢?向:形象地谈,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2车道的高速公路改建成8车道,或是将原本2车道的高速公路修建成上下2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4G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,一部手机不会用于多年,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。空分复用技术是唯一需要构建频谱效率数倍提高的技术。空分复用技术,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。

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。


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