ICCSZ訊 (中興通訊)隨著移動寬帶網絡滲透到社會的各個領域,人們對全連接、提升上千倍容量的第五代移動通信技術5G充滿了期待。然而,5G從需求定義到關鍵技術路線都還有很多值得探討的問題,一般認為商用將在2020年以后。2014年6月,中興通訊無線CTO向際鷹博士在荷蘭召開的全球5G技術峰會上首次提出Pre5G概念,首次把5G技術提前到了4G時代。
其實Pre5G是客戶需求驅動出來的概念,中興只不過作了一些抽象而已。首先,客戶普遍反映,5G研究已經進行了幾年,為什么沒人能說得清楚到底什么叫5G?有很多人試圖定義5G,但一直沒有一個權威定義。其次,5G至少要到2020年以后才會陸續(xù)商用,大部分客戶第一反應是“還有6年,與我無關,先讓別人研究去吧”。
當中興提出“Pre5G概念后”,意外地發(fā)現(xiàn),可以不用立刻拿出“準確的5G定義”了。而且,由于Pre5G可以基于4G終端使用,所以就不再是2020年以后,而可能是2015年、2016年的事了,因此很多客戶立刻產生強烈的興趣。
簡單地說,Pre5G包含4個要素:(1)即然與5G有關,那么它一定是采用5G的技術。(2)帶給用戶遠遠高于4G,接近于5G的用戶體驗。例如成倍的吞吐率提升,成倍的延遲降低等等。(3)時間點遠遠早于2020年。(4)可以基于現(xiàn)有空口,甚至直接采用4G的老終端。
有的客戶質疑說,5G還沒定義,如何定義Pre5G?5G雖然從標準角度確實沒有定義,但從需求和關鍵技術方面,已經被很好地定義了,至少某些技術已經被公認為5G技術了。所以基于這些公認的5G技術以及5G需求,我們定義Pre5G完全是沒有問題的。根據(jù)Pre5G的上述特征,可以較為清楚地定義Pre5G和4G+、5G之間的區(qū)別。Pre5G的性能明顯超出4G+標準的定義,但又不需要依賴5G的標準定義,僅基于標準的4G即可實現(xiàn)。因此,即使標準中不出現(xiàn)Pre5G的階段,也會在實現(xiàn)層面上出現(xiàn)一個介于4G+和5G之間的Pre5G階段。
目前,中興通訊已經在Pre5G技術方面取得了突出進展,相關Massive MIMO(大規(guī)模多天線)、UDN(超密集網絡)技術已經具備商用能力,這客觀上得益于中興通訊作為全球領先的電信設備供應商,對4G和5G的深入理解。
所以,中興通訊雖然是業(yè)界第一家明確提出Pre5G技術定義和踐行Pre5G商用化的公司,但Pre5G這個概念是客戶需求驅動出來的。
Massive MIMO
2014年11月,中興通訊聯(lián)合中國移動完成了全球首個TD-LTE 3D/Massive MIMO基站的預商用測試。該測試由中國移動研究院發(fā)起和組織,采用中興最新研制的64端口128天線3D/Massive MIMO的基帶射頻一體化室外型基站。本次測試重點驗證了3D/Massive MIMO對高層樓宇的全面深度覆蓋能力。在現(xiàn)網中,普通的8天線垂直方向波束固定且垂直覆蓋角度較小,使得高層深度覆蓋差、高層干擾大、終端接收SINR和吞吐率低,導致高層用戶體驗差,這已成為運營商面臨的一大難題。
3D/Massive MIMO天線則具有3D波束賦形能力,本次測試表明3D/Massive MIMO基站可全面深度覆蓋35層的高層辦公樓,且其數(shù)據(jù)吞吐率遠遠優(yōu)于8天線基站,其中在35樓,其數(shù)據(jù)吞吐率是8天線基站的3.36倍。該測試證明3D/Massive MIMO是一種解決高層覆蓋的良好技術,僅用一個站即可解決傳統(tǒng)基站多個站才能解決的問題。測試結果基本符合預商用要求,標志著中興通訊完成Pre5G預商用基站外場測試,向5G邁出堅實一步。Massive MIMO是5G中最重要的核心技術之一,甚至可以說是唯一成倍提升頻譜效率的技術(其他多數(shù)技術只提升空間利用效率,例如更密集地建站,用更多的頻譜資源等等)。原理上,Massive MIMO主要有兩個方面的作用,一是對廣播信道(CRS,PBCH等)可以形成半動態(tài)的針對性覆蓋,而傳統(tǒng)天線只能形成靜態(tài)的覆蓋,因此Massive MIMO的覆蓋更好,更有針對性。二是對PDSCH,可以形成完全動態(tài)的數(shù)字波形,從而大幅度提升小區(qū)容量。仿真表明,相比于8天線,容量提升達到4~6倍之多,這是以往任何技術都不能達到的。一般認為,5G的上千倍容量有100倍來自于更多小區(qū)和更多的頻譜,只有8~10倍來自于頻譜效率的提升。因此可以說,Massive MIMO的采用,使頻譜效率的體驗一下子達到了接近5G的要求。
Massive MIMO將天線的端口數(shù)從傳統(tǒng)的8個,提升到接近甚至超過100個。當天線數(shù)增加到上百個時,采用4G傳統(tǒng)的信道反饋機制必然產生大量的開銷,甚至僅僅參考信號(RS)就能占到整體資源的80%以上。為此,5G中針對信道反饋作了大量研究,達成的一個共識是,必須大幅度修改4G的信道反饋機制。在這種情況下,Massive MIMO聽起來與4G差異巨大,是個全新的技術。然而進一步研究表明,在TDD模式下,可利用上行下行對稱性,通過上行的信道估計進行下行信道預測。從而在不增加反饋通道的情況下,支持上百個通道的信道測量。相比于直接反饋模式,這種方式的性能更優(yōu)更快。
UDN
UDN(Ultra-dense network)也是5G另一項關鍵技術。在4G中,small cell的數(shù)量仍然比較少,因此4G中,涉及Small cell的技術更多地關注與宏網之間的干擾(Hetnet),而沒有太關注small cell之間的干擾。5G UDN部署超密,因此small cell之間的干擾成為主要矛盾。中興通過研究發(fā)現(xiàn),small cell之間的干擾抑制,在原理上可以沿用中興在4G宏網中的Cloud Radio技術。所以可以認為,5G UDN技術是中興4G Cloud Radio的一個自然演進。
這是因為,本質上small cell之間的干擾與Macro-Macro干擾一樣,屬于同構網的組網問題。中興將Cloud Radio向UDN演進,提出了Virtual Cell技術。傳統(tǒng)的小區(qū)是物理小區(qū),Cell ID用于標識小區(qū),UE的所有通信基于Cell ID。而在virtual cell中,Cell ID變得不重要甚至消失,由網絡動態(tài)生成針對特定用戶的“UE ID”,在用戶看來,感知上等同于有一個虛擬的邏輯站點一直跟隨自己的移動,因此業(yè)務的平滑性,性能都有大幅度提升。
MUSA
MUSA(multi-user shared access)是中興提出的一項5G技術。傳統(tǒng)的通信技術(例如4G),都是采用“正交”的方法區(qū)分用戶,也就是說,不同的用戶分配不同的自由度(時間、子載波、或空間),兩個用戶不能共享同一自由度。而MUSA則為每個用戶分配一個碼序列,然后把這些用戶分配到同一個自由度上。與傳統(tǒng)的3G碼分多址不同,MUSA為用戶分配的碼可以是不正交的,只起擴頻作用。那么在同一個自由度上如何區(qū)分不同用戶的信號就需要借助于SIC接收技術(successive interference cancelation),例如對于兩個用戶,一個遠一個近,遠的用戶需要被分配更多的功率,因此對近的用戶干擾非常大。
常規(guī)的接收機不能很好地處理這種情況,非線性的SIC接收機可以先解出遠端用戶的數(shù)據(jù),進行干擾消除,從而順利解出自己的數(shù)據(jù)。表面上看用戶獲得了額外的數(shù)據(jù),但是并不違反通信規(guī)律,只是使數(shù)據(jù)的流量分配更為均衡,例如,傳統(tǒng)通信方法只能在完全犧牲遠端用戶的情況下獲得最大系統(tǒng)容量,但MUSA則可以在一個相對較寬松的條件下,保證較大的系統(tǒng)容量,同時保證用戶之間的均衡性。目前關于非正交通信的研究有很多,中興MUSA的特色在于:性能提升明顯并且復雜度可控。另外,由于采用碼域方法,可支持大量用戶接入,而且,由于采用非正交檢測,原則上不需要同步,有利于提升電池壽命,因此MUSA的上行技術非常適合于MTC物聯(lián)網應用。
此外,中興通訊幾年前投入巨資開發(fā)4G矢量處理器芯片,由于該芯片平臺具有靈活的可軟件擴展架構以及超強的處理能力,所以能夠在硬件不變,只簡單地調整指令集,就可滿足Pre5G甚至5G的要求。
新聞來源:中興通訊
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