推进5G：关于部署和容量优化的挑战

shuszhao

尽管远远超出1bps的基准，但挑战仍然存在，因为在演示中为了达到最优性能，用户终端放在了最佳位置。实际使用情况下的性能提升要小得多，大概只能达到2-4bps/Hz。
5G有望大幅提高频谱效率，最大限度地提高运营商在稀缺频谱资源上提供所需容量的能力。这些改进将通过某种形式的空间复用来实现。毫米波的部署改进依赖于波束成形技术，该技术会将信号从基站定向发射到用户设备；而对于6GHz以下的部署，预计多输入多输出“MIMO”技术将更受青睐。


大规模MIMO

MIMO，特别是大规模MIMO(“M-MIMO”)，巧妙地将丰富散射环境（例如城市环境）中的通信信道与天线元件数量的增加（通常为64或更大）相结合。天线数量的增加使得基站将城市信道环境的挑战转变成优势，本质上是使用衰落特性与最终用户解除关联。
理论上，M-MIMO可以同时向多个用户提供全信道容量，以便重复使用相同的频率资源和时间资源。这一理论已经成功发展为实验室技术演示，布里斯托尔和隆德等大学最近展示了在20MHz信道上实现2.9Gbps容量，相当于145bps/Hz，与目前商用LTE网络中的1-2bps/Hz相比有了显著提升。


5G面临的挑战

如今的挑战在于将理论和演示转化为有形的部署场景。到目前为止，已经有多家运营商宣布了早期试验结果，即在同一信道带宽上展示300-700Mbps的性能。尽管远远超出1bps的基准，但挑战仍然存在，因为在演示中为了达到最优性能，用户终端放在了最佳位置。实际使用情况下的性能提升要小得多，大概只能达到2-4bps/Hz。影响目标性能实现的限制因素包括小区边缘处的小区间干扰、导频音污染和次优信道。信号处理、小区规划和资源调度方面的改进是否有助于M-MIMO发挥其潜力，或者波束成形解决方案是否会在信道条件有利的地方起到补充作用，仍有待观察。
除了发挥该技术的潜力之外，将5G部署到成熟市场的过程也困难重重。在许多情况下市场会限制运营商对新天线的部署，与站点业主签订的租赁协议可能会限制天线桅杆上天线的数量、尺寸和重量。在20多年前，运营商在每个网段分配两根天线是很常见的，第二根天线用于支持GSM上行链路分集，以解决信道内的衰落问题。而如今，这两根天线覆盖了700MHz至2.6GHz的多个频段，每个频段有多列天线元件，可进行分集传输并提供多达4T4R的MIMO，同时还具有多达12或14个射频端口。增加一个有源天线可以提供基于3.5GHz的5G，但同时也使情况变得更加复杂：要么将所有频段集成到单根天线中，要么将3.5GHz有源阵列与无源天线结合在一个天线罩中。


实现5G的前景

尽管5G的主流部署面临着许多挑战，但5G的前景仍然令人兴奋，并将推动整个行业致力于5G的实现。最近在IWPC研讨会上，多家运营商、原始设备制造商和技术供应商齐聚一堂，围绕天线的创新和演进展开讨论，开诚布公地探讨了5G的商业化部署面临的挑战和进展，以及潜在的解决方案。这种不断致力于创新的努力使得对于5G潜力的充分开发以及从这项技术中受益方面都取得了长足的进展。
随着5G部署的不断推进，MACOM也即将推出从射频到光技术的全套产品组合，以经济、紧凑、高效和集成的前端解决方案应对5G的挑战。这些解决方案采用MACOM的硅基氮化镓功率放大器和专有开关技术，并结合高速光互连技术来促进M-MIMO信号处理所需的射频拉远头内的数据流。MACOM承诺将致力于5G的实现，凭借高性能的产品解决方案来更好地实现必要的无线基础设施。