实现5G的两名“大将”：MIMO天线与载波聚合

　　让LTE-A比以往几代技术速度大大提升的是两种技术：载波聚合与MIMO天线。这两者都不属于新技术，但都可能在实现5G的潜力中起到非常大的作用。

　　什么是5G？

　　第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，网速可达5M/S - 6M/S 。

　　诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作，完成加拿大首次5G网络技术的测试。测试中使用了73GHz范围内频谱，数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。鉴于两者的合作，外界分析加拿大很有可能将在5年内启动5G网络的全面部署。

　　由于物联网尤其是互联网汽车等产业的快速发展，其对网络速度有着更高的要求，这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。因此无论是加拿大政府还是全球各地，均在大力推进5G网络，以迎接下一波科技浪潮。不过，从目前情况来看5G网络离商用预计还需4到5年时间。

　　什么是载波聚合？

　　人们对数据速率的要求越来越高，载波聚合（Carrier Aggregation ，CA） 成为运营商面向未来的必然选择。什么是载波聚合？简单一点说，就是把零碎的LTE频段合并成一个“虚拟”的更宽的频段，以提高数据速率。

　　CA技术可以将2～5个LTE成员载波（ComponentCarrier，CC）聚合在一起，实现最大100MHz的传输带宽，有效提高了上下行传输速率。终端根据自己的能力大小决定最多可以同时利用几个载波进行上下行传输。载波聚合功能CA功能可以支持连续或非连续载波聚合，每个载波最大可以使用的资源是110个RB。每个用户在每个载波上使用独立的HARQ实体，每个传输块只能映射到特定的一个载波上。每个载波上面的PDCCH信道相互独立，可以重用R8版本的设计，使用每个载波的PDCCH为每个载波的PDSCH和PUSCH信道分配资源。也可以使用CIF域利用一个载波上的PDCCH信道调度多个载波的上下行资源分配。全球不同区域的运营商会有不同的LTE频谱分配，因此也就有不同的载波聚合的频段组合需求。目前在3GPPRAN4小组中有非常多的载波聚合频段组合正在讨论，主要是确定为满足不同CA频段组合工作时基站和终端需要达到的射频指标。

　　就其本身而言，载波聚合通过从多个本地基站接收信号提高下载速度，而不仅仅是从附近信号最强的基站接收信号。这些不同的波段聚到一起之后所能传输的数据量大大提高。在LTE-A技术中，可以让五个高达20MHz的带宽载波单元聚集成100MHz单载波。

　　频段是全球性短缺资源，大部分移动电信公司都已经把能够利用的频率都利用了。其结果是，他们的频段很少是连续的。幸运的是，载波聚合不但让移动运营商提高了其数据传输速率，而且可以让他们把不同的频段拼接到一起。在5年后5G服务进入更拥挤的无线世界的时候，载波聚合甚至会变得更重要。

　　什么是MIMO？

　　MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。

　　这就好像用高速公路代替单车道的乡间公路。目前的MIMO应用方式通常是在发送端和接收端都使用三四个天线。如果两端都使用几十甚至上百个天线，将大大提高下载速率，更有效地利用可用频段。

　　如今的无线设备使用的是拥挤的700MHz～2.6GHz频道范围。这并不是说，5G推出之后，今天的4G甚至3G网络所使用的频道就会被空出来。移动运营商将会继续为数以百万计没有立即升级到最新设备的用户继续提供传统业务，这些用户可能好几年都不会升级设备。

　　最有可能的情况是，5G将从今天的UHF（特高频）频段转移到3GHz和30GHz之间的SHF（超高频）频段，甚至是30GHz和300GHz之间的EHF（极高频）频段。目前这些频段被用于卫星电视、微波中继链路、空中交通雷达、射电天文学和业余无线电。

　　5G技术将需要比目前的手机信号发射塔更靠近用户的基站。这已经是一个正在发生的趋势了。到目前为止，微蜂窝已被主要用于建筑物内解决手机信号差的问题。为了处理5G数据，现有手机基站之间的空白地带需要部署数百个微蜂窝接入点。这些小天线盒会被安装在路灯柱子上或者建筑物内，几乎没有人会注意到它们，更不会有人反对安装，而架设新的手机信号发射塔往往就不一样了。