業(yè)界專家鼓勵5G RF技術(shù),范圍超廣

根據(jù)無線領(lǐng)域的專家們表示，預(yù)計(jì)在2020年以前，5G蜂巢式網(wǎng)絡(luò)可望產(chǎn)生兩種新的空中接口，以及基于新興大規(guī)模 MIMO （Massive MIMO）技術(shù)的新天線設(shè)計(jì)。與此同時，LTE將突破Gbit/s瓶頸。

在日前由Wi-Fi業(yè)者Quantenna舉辦的‘The Future of Wireless Summit’大會上，英特爾（Intel）首席無線技術(shù)專家Kenneth Stewart在發(fā)表專題演講時指出，“我們應(yīng)該為毫米波頻段開發(fā)一種新的空中接口。同時，用于存取物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的另一種空中接口應(yīng)該也有一些機(jī)會。”

Stewart建議，在范圍廣泛的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，有些裝置可從量身定制的空中接口中受益，例如那些“在傳送之前不必同步的裝置……我們希望看到針對特殊用例的創(chuàng)新?！?/p>

Stewart 認(rèn)為，LTE和WiFi在5G出現(xiàn)后仍會繼續(xù)存在很長一段時間。他介紹了一種2020年的無線芯片概念（圖1）：利用全套3G、4G和5G界面，除了 802.11ax Wi-Fi和藍(lán)牙5.0外，還支持多達(dá)60個LTE頻段。“我們認(rèn)為要推出這樣的裝置基本上沒有什么困難。”

圖1：2020年時的無線芯片概念圖。

他并鼓勵大家發(fā)明適合使用這種芯片組的殺手級手機(jī)：“我們尚欠缺的是針對5G網(wǎng)絡(luò)的裝置或用戶體驗(yàn)，就像iPhone對3G或4G網(wǎng)絡(luò)的推動作用——它必 須先部署這些網(wǎng)絡(luò)。我們還沒有見到能夠充分發(fā)揮未來5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的裝置。我們認(rèn)為目前正存在著尋找和提供這種裝置的大好機(jī)會?！?/p>

與會專家們普遍同意5G的進(jìn)展主要將取決于毫米波頻率和大規(guī)模MIMO天線的使用。Stewart強(qiáng)調(diào)，“5G的主要利益與優(yōu)勢均取決于28GHz至90GHz范圍內(nèi)的毫米波的應(yīng)用?！?/p>

英特爾已經(jīng)朝此方向邁進(jìn)，推出了一款名為Maple Peak的60GHz WiGig產(chǎn)品。該產(chǎn)品主要用于無線筆記本電腦擴(kuò)充基座，采用了一個2×8覆晶芯片鍵合的天線數(shù)組?！捌涮魬?zhàn)主要在于功效，目前在這個領(lǐng)域還有許多基礎(chǔ)工作要做?！?/p>

ITU則為5G網(wǎng)絡(luò)制定了一系列的目標(biāo)（見表1），包括針對某些服務(wù)超過10Gbit/s的數(shù)據(jù)速率。“我們相信毫米波頻段的Wi-Fi和LTE能夠達(dá)到這個目標(biāo)。”

表1：ITU的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)定。

　　Stewart預(yù)測到這個十年末LTE將能達(dá)到Gbit/s的數(shù)據(jù)速率?！叭绻疫\(yùn)的話，”手機(jī)也將能使用諸如大規(guī)模MIMO等技術(shù)在相同頻段中收發(fā)數(shù)據(jù)。大規(guī)模MIMO之父、貝爾實(shí)驗(yàn)室的Thomas Marzetta介紹了對這種技術(shù)的研究進(jìn)展。有次實(shí)驗(yàn)成功地使用675副天線給10個用戶每人提供Gbit/s的速率。另外一次實(shí)驗(yàn)給同一蜂窩中的每個 用戶提供了5Gbit/s的速率，即使位于蜂窩邊緣的用戶也能達(dá)到這個速率。

　　“還沒聽說過使用相對較小的頻譜。”Marzetta表示，“10倍的改進(jìn)很難達(dá)到，而大規(guī)模MIMO能夠輕松實(shí)現(xiàn)超過10倍的改進(jìn)，并且不需要復(fù)雜的信號解碼?！贝笠?guī)模MIMO技術(shù)將淘汰今天的點(diǎn)到點(diǎn)MIMO系統(tǒng)，并且可能消除對小蜂窩基站的需求，Marzetta指出，“我相信LTE和WiFi如果不轉(zhuǎn)變到大規(guī)模MIMO的話有可能提前退出歷史舞臺。”

　　Stewart認(rèn)為搭建這種天線陣列、并能以較低成本達(dá)到一致性能仍面臨許多艱巨的挑戰(zhàn)?！霸谶@個技術(shù)領(lǐng)域中，信息理論和實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)之間仍缺乏基本有效的溝通。”他提醒道。即使是Marzetta也表示，大規(guī)模MIMO在他的母公司阿爾卡特－朗訊也仍然只是一個研究課題。小蜂窩基站仍是阿朗公司發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。今天的802.11ac在下行鏈路信道上支持多用戶MIMO，但Quantenna等公司需要推動對諸如體育館等用例中上行鏈路的支持，被稱為MIMO之父斯坦福大學(xué)教授Arogyasawami Paulraj表示。

　　新興大規(guī)模MIMO技術(shù)是毫米波傳輸中波束成型技術(shù)的關(guān)鍵。毫米波可以穿過植物等可能使信號衰減達(dá)8至10dB的障礙物，Paulraj指出。他已經(jīng)與美國監(jiān)管部門就支持毫米波波束成形技術(shù)所需的規(guī)程修改進(jìn)行了磋商。在5G網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)可能在寬帶毫米波信道上傳輸，控制信號則走較慢的3G路由，他補(bǔ)充道?！安还軙龅绞裁磫栴}，毫米波頻率肯定會得到應(yīng)用，雖然有時可能獲得大吞吐量后又失去大吞吐量?！盜ntel公司的Stewart和Paulraj一致認(rèn)為，5G將包含許多種技術(shù)，包括大規(guī)模MIMO LTE、多種WiFi甚至藍(lán)牙。

　　“1G、2G、3G和4G的推動力來自頻譜效率和吞吐量的增長，但5G更加關(guān)注多種頻譜和技術(shù)的整合，以便給用戶一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)界面?！盨tewart表示，“在網(wǎng)絡(luò)上層，將所有這些集成到單個流程中還面臨諸多艱巨的挑戰(zhàn)?！?/p>

　　圖2：隨著新的5G網(wǎng)絡(luò)的興起，老的空中接口將繼續(xù)使用，Intel公司的Stewart表示。