每日一課 | 智慧燈桿新型通信技術-5G網(wǎng)絡技術-大規(guī)模陣列天線技術

3.3新型通信技術

3.3.1 5G網(wǎng)絡技術

與4G專注服務于移動互聯(lián)網(wǎng)不同，5G面對的是更加多元的極端差異化場景的性能需求。同樣，與以往的通信制式不同，5G并非由單一的顛覆性技術所驅(qū)動，更準確地說是“一組關鍵技術”。因此，5G能提供“Gbps用戶體驗速率”的標志性能力指標，實現(xiàn)更高的傳輸速率、超低的時延、更低的功耗及海量的連接，進而催生和推動各行各業(yè)的數(shù)字化發(fā)展，如高清視頻傳輸、自動駕駛、工業(yè)控制等。可以說，5G促進了許許多多垂直行業(yè)商業(yè)模式的演進甚至是重塑。因此，應樹立廣義的5G觀念，不再把5G局限于傳統(tǒng)電信領域，要明確5G在未來社會中的定位，構(gòu)建5G產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

廣義的5G包含兩層含義：其一是指5G使能技術，即5G具備更高的傳輸速率、超低時延、更低功耗及海量連接的無線技術和網(wǎng)絡技術；其二是指5G關聯(lián)技術群，諸如大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算、傳感器技術等與5G技術有機結(jié)合后，能產(chǎn)生1＋1＞2的效應并賦予5G向下游相關垂直行業(yè)拓展能力的技術集合。這是因為行業(yè)應用的演進或重塑，除5G網(wǎng)絡設施的支持以外，還需要依靠人工智能、邊緣計算、視覺技術、傳感器技術等多項關聯(lián)技術來合力完成。5G的作用在于，確保了各種技術所驅(qū)動的應用能夠有機高效地整合在一起，并發(fā)揮更加完整且智能化的作用。下面介紹幾種5G關鍵技術。

1．大規(guī)模陣列天線技術

Massive MIMO（大規(guī)模陣列天線）技術是4.5G／5G的關鍵技術之一，在基站收發(fā)信機上使用大數(shù)量（如64陣列／128陣列／192陣列／256陣列等）的陣列天線實現(xiàn)了更大的無線數(shù)據(jù)流量和連接可靠性，如圖3-10所示。相比以前的單／雙極化天線及4／8通道天線，大規(guī)模天線技術能夠通過不同的維度（空域、時域、頻域、極化域等）提升頻譜和能量的利用效率；3D賦形和信道預估技術可以自適應地調(diào)整各天線陣的相位和功率，顯著提高系統(tǒng)的波束指向準確性，將信號強度集中于特定指向區(qū)域和特定用戶群，在增強用戶信號的同時可以顯著降征小區(qū)內(nèi)自干擾、鄰區(qū)干擾，是提升用戶倍號載干比的絕佳技術。

圖3-10 Massive MIMO天線技術

對比5G和LTE的整個網(wǎng)絡技術，5G網(wǎng)絡技術就是使用了MassiveMIMO天線的LITE

正因為Masive MIMO天線成為5G的必配，才縮小了5G上行覆蓋受限的程度，使得5G覆蓋在3.5GHz頻段，能和LTE2.6GHz頻段差不多，從而降低了網(wǎng)絡投資。

另外，Masive MIMO天線能實現(xiàn)更大的無線數(shù)據(jù)傳輸，并降低信號鏈干擾干，改善無線鏈路質(zhì)量。

技術原理：當天線側(cè)天線數(shù)遠大于用戶天線數(shù)時，基站到各個用戶的信道將趨于正交，噪聲和干擾將趨于消失，而巨大的陣列增益能夠有效提升每個用戶的信噪比，如圖3-11所示

圖3-11 天線數(shù)與噪聲和干擾的關系