向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

5G之后,值得关注的四大无线技术

时间:2019-12-03 阅读:
今天,主流5G部署采用5G中频段,其折中了容量与覆盖优势,兼顾了室外与室内覆盖,并通过Massive MIMO技术进一步提升了小区容量和覆盖,让运营商可以基于现有4G站址建设一张广覆盖的5G网络。但面向未来流量成倍增长,单靠有限的中频段资源肯定是不够的,为此运营商不得不扩展到毫米波频段,但毫米波信号覆盖范围不过一两百米,根本无法从室外抵达室内,这给网络建设投资带来了空前的压力。怎么办?

5G NR本是一个矛盾的综合体,容量与覆盖难以兼得。5G通过扩展频谱带宽来提升系统容量,频段范围从4G时代的3GHz以下扩展到毫米波频段,单载波带宽从20MHz提升到100MHz以上。但频段越高,基站覆盖范围越小,运营商不得不建设更多基站。

今天,主流5G部署采用5G中频段,其折中了容量与覆盖优势,兼顾了室外与室内覆盖,并通过Massive MIMO技术进一步提升了小区容量和覆盖,让运营商可以基于现有4G站址建设一张广覆盖的5G网络。但面向未来流量成倍增长,单靠有限的中频段资源肯定是不够的,为此运营商不得不扩展到毫米波频段,但毫米波信号覆盖范围不过一两百米,根本无法从室外抵达室内,这给网络建设投资带来了空前的压力。

怎么办?

唯有通过技术创新,不断提升频谱效率,让每Hz承载更多的bit,尽可能让5G部署又好又省。今天我们就来介绍在后5G时代,乃至6G时代,值得关注的几大无线技术。

NOMA

多址接入是移动通信的核心技术,从1G到5G,我们经历了FDMA、TDMA、CDMA和OFDMA,这些多址接入方案都采用正交设计,来避免多用户之间互相干扰。移动通信领域一直致力于通过无线电波的正交性来提升频谱效率,我们已经采用了频分、时分、空分、码分等各种正交办法,但当正交空间耗尽时,我们该怎么办?

是时候该NOMA出场了。

NOMA,即非正交多址,是一种计划用于5G(R16版)的多址技术,可显著提升移动通信网络的频谱效率。

众所周知,4G和目前5G采用的是OFDMA(正交频分多址),每个用户占用的时频资源是分开的、相互正交的,由于受正交性的约束,每个UE分配一定的子载波,每个UE占用部分频率资源。而NOMA与OFDMA不同,它基于非正交性设计,每个UE可以使用所有的资源。

001ednc20191203.jpg

NOMA与OFDMA

那么,问题来了,NOMA是如何避免多用户之间的互干扰呢?

NOMA的基本思想是,在发送端将多个UE信号叠加,占用所有时频资源,并通过空口发送,而在接收端,基于MUD(多用户检测)和SIC(串行干扰消除)技术来逐个解码信号,提取有用信号。

NOMA主要有两种方式:基于码域和基于功率域。基于码域,即为每个用户分配非正交扩展码(与WCDMA码相似,不同之处在于WCDMA码是正交的)。基于功率域,即在发送端每个用户信号以不同的功率电平叠加。

以基于功率域的NOMA方案为例,其工作原理是这样的:

002ednc20191203.jpg

如上图所示,三个UE信号被分配不同的功率电平,距离基站最近的UE1信道条件最好,被分配最低的功率,而距离基站最远的UE3被分配最高的功率,处于中间位置的UE2被分配适中的功率。

在基站发送端,UE1、UE2和UE3都占用相同的所有时频资源,三者的信号在功率域进行叠加,并通过空口发送。

在UE接收端,SIC首先解码接收信号强度最强的信号,比如UE1,由于分配给它的功率远低于UE3,它可能会首先解码UE3的信号,并通过MA签名判断是否为自己的有用信号,如果不是,则删除UE3的信号,接着再重复该过程,直到找到自己的有用信号为止。

而对于UE3,由于分配给它的功率高于UE1和UE2,其第一个解码的信号可能就是自己的有用信号,因此可以直接解码得到。

由于NOMA将所有的空口资源分配给了所有用户,因此可以提升频谱效率。尤其在小区边缘,由于无线环境差,采用正交多址的5G网络不得不采用稀疏的调制和编码来克服信道受损,这会导致PRB资源“浪费”。但在NOMA中,所有用户使用所有PRB资源,无论处于小区中心还是边缘都一样,从而提升了频谱效率。

值得一提的是,NOMA还可以与Massive MIMO结合使用。在Massive MIMO下,可在广播波束范围内将一个物理扇区分裂为多个虚拟扇区,虚拟扇区服务的用户采用NOMA,由于虚拟扇区之间是正交的,从而还可使系统容量进一步翻倍。

不过,NOMA也存在自身的挑战。首先,MUD/SIC需要额外的计算,需要更强的硬件支持,以及会产生更高的功耗。虽然对于基站侧来说不是问题,但对终端就麻烦了,会增加终端成本和耗电。其次,在NOMA下,基站要为所有的UE进行分组分配功率,这要求基站必须准确的了解各个UE的信道状况。

全双工

今天5G采用TDD双工模式,4G时代包括TDD和FDD,但严格的讲,TDD和FDD都只是“半双工”,因为TDD在同一频段上的不同时隙传输上下行信号,FDD在两个对称频段上分别传输上下行信号。

而全双工技术可以实现在同一频段下同时进行上下行信号传输(同时发送和接收信号),这无疑可大幅提升频谱效率。同时,由于全双工在同一时间收发数据,发送完数据即可接收反馈信息,这还能缩短传输时延。

003ednc20191203.jpg

但全双工遇到的最大挑战来自发射信号对接收信号产生强大的自干扰,比如在蜂窝网络中,发射功率可高达几十瓦,而接收功率只有几皮瓦,这意味着,发射产生的干扰信号比接收到的有用信号可能强数十亿倍,无线发射器将很快使接收器饱和。

004ednc20191203.jpg

由上图所示,由于双工器泄露、天线反射、多径反射等因素,发射信号掺杂进接收信号,产生了强大的自干扰。

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
上一篇: 酒店Wi-Fi安全不容忽视 下一篇: 返回列表
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
您可能感兴趣的文章
  • 酒店Wi-Fi安全不容忽视 最近一项有关酒店Wi-Fi的调查发现,超过90%的酒店经营者经常遇到想要连接多个设备的客人。此外,超过90%的客人表示,访问酒店Wi-Fi“非常重要”,而另有58%的受访者表示,Wi-Fi服务质量“极有可能”影响到他们的预订决策。
  • 联发科5G芯片卖70美元一颗?“高端”定位被质疑 联发科在11月26日正式发布首颗5G单芯片天玑1000(内部代码MT6885)后,开始陆续向客户报价。业界人士原本估计这颗芯片售价约为50美元,已经让人非常惊讶,但在市面上5G芯片供应稀缺的情况下,天玑1000报价直线上升到70美元一颗,可以说是天价。首颗5G芯片敢于“狮子大张口” ,联发科的底气在哪里?
  • “全球双峰会”给中国媒体编辑带来的感受与思考 “2019 全球高科技领袖论坛 - 全球CEO峰会&全球分销与供应链领袖峰会”(下文简称“全球双峰会”) 于11月7日~8日在深圳隆重举行,期间五大活动包括全球CEO峰会和全球电子成就奖颁奖典礼,全球分销与供应链领袖峰会和全球元器件分销商卓越表现奖颁奖典礼,以及与峰会同期举行的电子成就展展会不仅给演讲嘉宾、观众留下深刻的印象,很多话题仍在持续发酵。
  • N个第一!联发科天玑1000坐实地表最强5G SoC名号 虽然MediaTek早在5月Computex期间就全球首发集成式5G SoC ,但产品名称和量产时间却迟迟未能确定。眼看友商的5G芯片一个一个被用在终端产品上,终于在11月26日, MediaTek 首款5G移动平台“天玑1000”(MT6889)在深圳正式发布 ,用多项全球第一的技术规格、参数和跑分将友商的5G芯片统统踩在地上摩擦了一遍……
  • 老外拆解华为户外无线基站:都用了谁家的芯片? 华为作为全球第一大通信设备商,他的基站是怎么设计出来的呢?它都用了哪些芯片?PCB电路设计结构如何?带着一堆问题,老外拆解了华为RRU3908,一个户外无线基站,它的每个射频前端输出功率为20/40瓦。
  • 提升5G网络中的射频性能 2019年11月7日,在由ASPENCORE《电子工程专辑》、《国际电子商情》和《电子技术设计》主办的“2019全球双峰会”上,Qorvo HPs全球总经理Roger Hall以“提升5G网络中的射频性能”为题进行了演讲。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告