載波網(wǎng)絡(luò )將如何實(shí)現5G？

5G網(wǎng)絡(luò )必須處理許多需要不同有源天線(xiàn)系統（AAS）的功能，以應對增強型移動(dòng)寬帶 （eMBB）、大規模機器類(lèi)型通信（mMTC）和超可靠低延遲通信（uRLLC）的挑戰。

其中的第一大應用將是有源天線(xiàn)系統（AAS）在毫米波（mmWave）頻段中提供固定無(wú)線(xiàn)接入（FWA）。FWA是在毫米波頻段中實(shí)現5G的基礎。運營(yíng)商和基礎設施制造商都一直在進(jìn)行試驗，并計劃通過(guò)這項服務(wù)，以更具擴展性和經(jīng)濟性的方式提供寬帶。盡管該服務(wù)的受眾是游牧式用戶(hù)和固定用戶(hù)，但在設計中考慮到了真正的移動(dòng)性。因此，運營(yíng)商得以涉足將成為移動(dòng)5G基礎的全新毫米波技術(shù)（比如相控陣天線(xiàn)和混合式波束成形）。

3GPP標準定義中最近的一個(gè)轉變—增加加速路徑，稱(chēng)為非獨立（NSA）5G—作為一種經(jīng)濟高效的方式，可將早期的5G優(yōu)勢帶入市場(chǎng)，而無(wú)需增建獨立（SA）5G所需的5G網(wǎng)絡(luò )核心。NSA使用現有4G 3GPP頻段作為L(cháng)TE控制平面錨來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)。

有源天線(xiàn)系統（AAS）

有源天線(xiàn)系統（AAS）是先進(jìn)的****平臺，其成本、結構和性能均經(jīng)過(guò)優(yōu)化。4G版本12的增強功能顯著(zhù)影響了設計增強型NodeB（eNodeB）無(wú)線(xiàn)電的方式。版本12項目包括載波聚合的新組合、具有下行鏈路MIMO（多路輸入/多路輸出）的空間復用增強功能以及AAS 中所需的RF要求。圖1概述了具有相應特點(diǎn)和優(yōu)勢的版本12項目的部分內容。

圖1

LTE Advanced eNodeB無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)的演進(jìn)

MIMO技術(shù)使用安裝在源（****）和目標（接收器）上的多個(gè)天線(xiàn)來(lái)提高容量和效率。如前面的圖片所示，天線(xiàn)越多，數據流層越多。這使得單個(gè)用戶(hù)的數據管道增大或不同用戶(hù)使用多個(gè)數據管道（也稱(chēng)為多用戶(hù)（MU）MIMO）。

大規模MIMO將MIMO提升到一個(gè)新的水平。如今的MIMO部署通常由****上的最多八個(gè)天線(xiàn)以及接收器上的一到兩個(gè)天線(xiàn)組成。因此，****可以同時(shí)將八個(gè)數據流發(fā)送到八個(gè)不同的用戶(hù)或雙重發(fā)送兩個(gè)數據流到四個(gè)用戶(hù)。大規模MIMO可擴展到數十或數百個(gè)天線(xiàn)（理論上可達數千個(gè)），提供眾多功能和優(yōu)勢，其中包括:

· 大幅提升的容量和可靠性
· 更高的數據速率和更低的延遲
· 更好的連接（特別是對于5G所使用的具有挑戰性的較高頻率）
· 更少的小區間干擾
· 通過(guò)波束成形實(shí)現更高的效率和更好的信號覆蓋

圖2說(shuō)明了有源天線(xiàn)系統（AAS）/全維度（FD）MIMO****如何在水平和垂直方向上指引波束。這一操作動(dòng)態(tài)地指向天線(xiàn)方向圖，為每個(gè)相應的用戶(hù)提供更好的鏈路和更高的容量。這樣，用戶(hù)就能實(shí)現流量分流，更快速地釋放無(wú)線(xiàn)電資源以供他人使用，使整個(gè)小區的總容量獲得凈增。

圖2

圖3說(shuō)明了有源天線(xiàn)系統如何使用波束控制為商業(yè)建筑和住宅內的用戶(hù)端設備（CPE）提供端到端的固定無(wú)線(xiàn)接入（FWA）連接。

圖3

5G FWA的一個(gè)明顯優(yōu)勢是支持極高的峰值數據速率，每位用戶(hù)因此無(wú)需具備專(zhuān)用的固定設施。為了實(shí)現更高的峰值數據速率和更高的系統容量，FWA無(wú)線(xiàn)電將使用24GHz到42GHz（可能更高）的全新頻段。

使用更大的天線(xiàn)陣列可提供額外的波束成形，從而克服在毫米波頻率范圍內遇到的更嚴峻的傳播挑戰。這些陣列可能具有數百個(gè)元件，但是由于波長(cháng)短，因此極其緊湊。例如，30GHz的64元件天線(xiàn)陣列大小只有40mm x 40mm。大型陣列提供非常集中的波束，這些波束可以在不到一微秒的時(shí)間內重定向。此外，大型相控陣還可以作為單個(gè)陣列或者作為多個(gè)獨立的子陣列，指引獨特的波束在同一頻率資源上同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶(hù)終端。