每日一课 | 智慧灯杆新型通信技术-5G网络技术-大规模阵列天线技术

3.3新型通信技术

3.3.1 5G网络技术

与4G专注服务于移动互联网不同，5G面对的是更加多元的极端差异化场景的性能需求。同样，与以往的通信制式不同，5G并非由单一的颠覆性技术所驱动，更准确地说是“一组关键技术”。因此，5G能提供“Gbps用户体验速率”的标志性能力指标，实现更高的传输速率、超低的时延、更低的功耗及海量的连接，进而催生和推动各行各业的数字化发展，如高清视频传输、自动驾驶、工业控制等。可以说，5G促进了许许多多垂直行业商业模式的演进甚至是重塑。因此，应树立广义的5G观念，不再把5G局限于传统电信领域，要明确5G在未来社会中的定位，构建5G产业生态体系。

广义的5G包含两层含义：其一是指5G使能技术，即5G具备更高的传输速率、超低时延、更低功耗及海量连接的无线技术和网络技术；其二是指5G关联技术群，诸如大数据、人工智能、边缘计算、传感器技术等与5G技术有机结合后，能产生1＋1＞2的效应并赋予5G向下游相关垂直行业拓展能力的技术集合。这是因为行业应用的演进或重塑，除5G网络设施的支持以外，还需要依靠人工智能、边缘计算、视觉技术、传感器技术等多项关联技术来合力完成。5G的作用在于，确保了各种技术所驱动的应用能够有机高效地整合在一起，并发挥更加完整且智能化的作用。下面介绍几种5G关键技术。

1．大规模阵列天线技术

Massive MIMO（大规模阵列天线）技术是4.5G／5G的关键技术之一，在基站收发信机上使用大数量（如64阵列／128阵列／192阵列／256阵列等）的阵列天线实现了更大的无线数据流量和连接可靠性，如图3-10所示。相比以前的单／双极化天线及4／8通道天线，大规模天线技术能够通过不同的维度（空域、时域、频域、极化域等）提升频谱和能量的利用效率；3D赋形和信道预估技术可以自适应地调整各天线阵的相位和功率，显著提高系统的波束指向准确性，将信号强度集中于特定指向区域和特定用户群，在增强用户信号的同时可以显著降征小区内自干扰、邻区干扰，是提升用户倍号载干比的绝佳技术。

图3-10 Massive MIMO天线技术

对比5G和LTE的整个网络技术，5G网络技术就是使用了MassiveMIMO天线的LITE

正因为Masive MIMO天线成为5G的必配，才缩小了5G上行覆盖受限的程度，使得5G覆盖在3.5GHz频段，能和LTE2.6GHz频段差不多，从而降低了网络投资。

另外，Masive MIMO天线能实现更大的无线数据传输，并降低信号链干扰干，改善无线链路质量。

技术原理：当天线侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交，噪声和干扰将趋于消失，而巨大的阵列增益能够有效提升每个用户的信噪比，如图3-11所示

图3-11 天线数与噪声和干扰的关系