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Massive MIMO是5G普及的关键

2018年是5G部署关键性的一年,今年6月份3GPP组织正式发布第一版5G标准(R15行动通信技术标准),预示着5G商用化已经提上日程,并且正在加快速度向人们走来。当前中国工信部已经确立了5G中频频段为3.3-3.6GHz、4.8-5GHz,但国际主流频段为28GHz,同时由于中低频段资源有限,因此大部分5G网络未来将部署在高频频段,及毫米波频段,而5G的一项关键性技术——大规模天线技术(Massive MIMO)的出现,或许可以解决5G当前所面临的问题,例如高企的建设成本。

近年来,随着5G标准的逐步确定,5G的部署已有序展开。5G相关频谱的分配即将尘埃落定,5G的商用化已经进入倒计时。相比于4G,5G的一大特点便是频率更高,速度更快,能承载的信息量也更多,于此相对应的是波长更短,信号传输衰减加剧,穿透性减弱等问题。

当前我国5G频段主要在6GHz以下进行开放,这也是为了让中国4G设备得到充分的利用,继而顺利过渡到5G,但未来高频率5G才会体现其技术真正实力。而高频5G会产生毫米波,虽然毫米波能带来诸多便利,但正如3GPP关于5G的标准解释中写到,随着移动通信使用的无线电波频率的提高,路径损耗也随之加大。

那么要如何来解决这个问题呢?由于国家对天线功率有上限限制,因此无法随意增加天线发射功率;同时也无法改变发射天线与接收天线的距离,因为用户随时都可能改变位置;当然也无法无限的提高发射天线与接收天线的增益,因为这受限于天线材料的物理规律。因此唯一可行的解决办法就是增加发射天线和接收天线的数量,设计多天线阵列。

假设使用天线尺寸相对无线波长为固定的(通常为1/4波长至1/10波长),那么载波频率提高将意味着天线越来越小,这意味着在同样的空间中可以塞入更多的高频段天线。基于此,可以通过增加天线数量来弥补路径损耗,同时也不会增加天线阵列的尺寸,Massive MIMO技术也就此诞生。

Massive MIMO是5G普及的关键

“Massive MIMO和毫米波是5G两个关键的技术,Massive MIMO通过大规模的提高基站端和用户端的天线数量来提高系统整体的吞吐效率;毫米波通信则选择毫米波频段,比如28G,38GHz,60GHz等频段进行通信。”美国国家仪器射频和软件定义无线电技术市场工程师屠方泽在接受《华强电子》记者采访时表示,“通过毫米波高频的通信有两个明显优势,首先毫米波频段内可利用的频率资源较多,系统带宽通常超高800MHz,从而可以显著提高吞吐量,其次天线长度通常和波长相关,毫米波频段的天线较短,从而在更小的尺寸内可以实现Massive MIMO系统。”

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