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毫米波等通信技术在5G网络中的应用分析

独爱72H 来源:EEWORLD 作者:EEWORLD 2020-05-20 11:33 次阅读

(文章来源:EEWORLD)

当前无线通信使用的大多是6 GHz以下频段,然而随着用户数和智能设备数量的增加,有限的频谱带宽需要服务更多的终端,导致每个终端的服务质量严重下降。为了解决频谱资源有限的问题,一个可行的方法便是开发新的通信频段,拓展通信带宽。正因如此,目前有很多运营商或者设备供应商在开展毫米波频段通信的测试。

毫米波频段是指30-300 GHz的频段,相对比原来的6 GHz以下频段,是个非常丰富的频段资源,在这个频段上无线电波的波长在1-10 mm之间。由于毫米波波长较短,在实际通信中传输损耗特别严重,空气中的水蒸气等都会导致其产生严重的衰落,并且以直射波的形式传输,是一种典型的视距传输方式,穿透能力极差,墙体、树叶等都会导致信号的阻断,所以目前毫米波多用在基站与基站之间、雷达、卫星等的传输上(基站架设在高出,彼此之间通常没有建筑物的阻挡)。

因毫米波频段具有高衰落特性,所以可以与大规模MIMO技术结合,来加强信号强度,或与small cell技术结合,来加强信号传播的距离。5G的实现必然是要在基础设施的建设上发生一些改变,既要兼容以往的系统也要提供更强的服务。Small cell的部署是提高频谱利用率、加强用户服务质量的关键技术之一。

Small cell不同与传统的宏基站,它只需要较低的发射功率,可以较容易地部署在路灯等其他设施上,服务小范围内的用户,如上图所示。由于Small cell的服务范围较小,所以不同的Small cell之间、以及Small cell与宏蜂窝之间便可以复用相同的频谱资源,与传统的宏蜂窝形成一种异构结构,极大地提升系统频谱利用率。此外,Small cell可以起到中继的效果,加强信号强度和覆盖范围,同时也能增加系统服务的终端个数。

大规模MIMO是5G关键技术中非常有潜力的一个,相比4G系统中采用8根(或更少)发送天线,大规模MIMO将在同一个天线阵列上部署上百根天线,将天线阵列增益提升到一个新高度!大规模MIMO尚未在实际中部署和应用,目前都是在实验室或者一些特定环境下进行测试,但通过已有的测试结果可以看到:大规模MIMO只需要采用简单的线性预编码处理(如MRT、ZF)便可以提供极高的下行传输速率。

波束成形/预编码技术是与多天线系统密不可分的。波束成形技术可以使发送的信号具有一定的指向性,避免对周围用户的干扰,同时提升指定用户的接收信号功率。随着大规模MIMO系统天线数目的增加,系统可以服务更多的终端用户,如何避免信号发送过程中产生的用户干扰是重要问题。波束成形技术是大规模MIMO系统中不可或缺的一部分。
(责任编辑:fqj)

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