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Massive MIMO加持高频段5G 无损通信时代来临

从未有一种通信技术如5G一般包罗万象,从低频到高频,5G都能适应。而我国工信部已经初步确认5G将采用3.3-3.6GHz、4.8-5.0GHz频段,24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高频频段也正在征求意见当中。目前,国际上主流的5G使用频段为28GHz,其波长为10.7mm,即毫米波,与之相对应的是天线的长度也将大大缩短,Massive MIMO技术正是在这个节点应运而生。

虽然我国在5G初始阶段将使用中低频段,但未来的主流依然是高频段5G,好处当然是显而易见的,气候干扰性小,超高稳定性,超宽带传输,超高数据速率、超低延时等都是高频段5G自带的BUFF。不过,与之相对的是,缺点也非常突出。由于高频率导致其信号在空气中传递衰减更加严重,即传输范围大大缩小,此外高频率电波也很难穿过障碍物,可见光可以看做为超高频率的电磁波,其穿透性相信大家都了解。甚至曾有人开玩笑认为,秋天时5G信号应该会更好,因为那时叶子都掉光了。

5G技术虽好,但在这些明显缺陷之下,也很难有实际推进的可能,因此需要有一定的方法来解决5G所遇到的相关问题。在高频段5G中,即毫米波技术,虽然能极大地增强5G的传输速率,但传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。对于这种情况,可以有几个解决方案,比如加大信号发射功率,但对此国家有规定,不可能无限放大,因此该方案并不合适。另外一个,就是可以增加5G基站的数量,依靠数量来让5G信号覆盖范围更广。

基站通常分为两种,一种是宏基站,一种是小基站。我们户外通常见到带有高耸天线的小房子,一般都属于宏基站,它能够有效的把我们的信号及时进行传递,通常其覆盖范围更广,功率更大,但成本也更高。同时由于高频率5G覆盖的局限性,想要达到原有的信号覆盖效果就必须建立更多的基站,这样一来成本就太高了。这也是为何三大运营商都在纷纷争抢5G的低频段,就是由于基站成本过高,而使用低频段还可以拿以前的基站改改将就着用。

既然加大天线放射功率以及多建设宏基站都不可取,那么只能化整为零,多建设小基站来作为信号空缺的补充。虽然小基站发射信号的能力不及宏基站,但是胜在成本低,建设面积小,可以在城市之中进行灵活的建设。虽然小基站的发射范围没有宏基站强,但在更密集的布局之下,信号覆盖反而更加全面。

同时,为了解决信号发射强度的问题,除了从信号发射功率上出发以外,还可以增加天线数量来达到相应的目的。这也引出了5G其中一个的关键技术Massive MIMO(大规模天线),由于毫米波的缘故,5G时代天线将更加微小,也为设备预留了更多的空间,因此可以搭载更多的天线来增加频谱效率。

具体而言,Massive MIMO技术大致上有这么几个优势,从频谱效率方面来看,Massive MIMO相比宏基站增加3到5倍;其次该技术也增加了网络覆盖的灵活性,满足运营商在不同场景下的布置需求;同时,Massive MIMO高容量特性将为用户获得更好的体验,刺激用户数据消费;Massive MIMO还能与如今的4G网络终端兼容,这意味着运营商可以立即从中获得收益,未来Massive MIMO还可以平滑过度到5G,保持和提升现有投资的回报。

目前,许多拥有通信技术的企业已经在Massive MIMO技术上进行发力,着眼关注及研究相应技术。中国信息通信研究院更是Massive MIMO技术国内的主要引导者,他们认为Massive MIMO技术将有效的推动我国5G的建设,未来也将加速国内消费者向5G的转变。企业方面,比如国内的通宇通讯、京信通信、摩比发展、信维通信、盛路通信、北讯集团、华为、中兴等,都在Massive MIMO技术上有一定的技术储备,中兴甚至早在2015年起,便在全球多个市场开展Pre5G Massive MIMO商用试点,其设备的天线阵列让人印象深刻。

运营商方面,当前我国三大运营商都已纷纷开展5G商用和普及计划,其中中国电信将在近期完成5G首个商用版本,中国移动与中国联通都会在今年年底之前迈出5G商用的步伐,预计在2020年5G网络将会得到大规模商用。

届时,城市中将大规模部署小基站,不止在室外,更多的将布置在室内。受惠于此,Massive MIMO技术也将得到充分的使用,人群密集低端的信号干扰局面将得到更大程度的改变,不会再出现在小区或者办公楼等地点信号反而不畅的尴尬现象,消费者能够感受到真正的无损通信,体验更好的5G服务。

(作者:黄山明)

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