毫米波5G基站的运用情景和超聚集组网整体规划方

2021-04-19 03:17


毫米波5G基站的运用情景和超聚集组网整体规划方式详解


毫米波5G基站的运用情景和超聚集组网整体规划方式详解 布署1张行之有效的5G互联网,频谱的挑选和可运用性是最关键的要素,沒有充足的优良频谱,5G技术性再强大也展现不出来。毫米波具备频率高、波长短、靠谱性高、方位性好等特性,在5G时期更高速度、更低能耗、更多联接的愿景下,毫米波将变成5G的关键构成一部分,乃至变成全世界市场竞争的聚焦点。

布署1张行之有效的5G互联网,频谱的挑选和可运用性是最关键的要素,沒有充足的优良频谱,5G技术性再强大也展现不出来。毫米波具备频率高、波长短、靠谱性高、方位性好等特性,在5G时期更高速度、更低能耗、更多联接的愿景下,毫米波将变成5G的关键构成一部分,乃至变成全世界市场竞争的聚焦点。

毫米波基站运用情景

因为毫米波技术性具有充足量的能用带宽和较高的天线增益,其能够适用超高速的传送速度,且波束窄,灵便可控性,能够联接很多机器设备。毫米波在5G时期的多种多样无线网络接入技术性叠加型挪动通讯互联网中能够有两种运用情景。

1是毫米波小基站,可提高高速自然环境下挪动通讯的应用体验,在传统式的多种多样无线网络接入技术性叠加型互联网中,宏基站与小基站均工作中于低频段,这就带来了经常切换的难题,客户体验差,为处理这1重要难题,在将来的叠加型互联网中,宏基站工作中于低频段并做为挪动通讯的操纵平面,毫米波小基站工作中于高频段并做为挪动通讯的客户数据信息平面。

2是根据毫米波的挪动通讯回程(基站回传),在选用毫米波信道做为挪动通讯的回程后,叠加型互联网的组网将具备很大的灵便性,在将来的5G时期,小/微基站的数目将十分巨大,并且布署方法也将十分繁杂,能够随时随地依据数据信息总流量提高要求布署新的小基站或微站,并能够在空余时段或轻总流量时段灵便、即时关掉一些小基站,从而能够收到环保节能降耗之效。到了5G时期,更多的物-物联接接入互联网,对映异构互联网(HetNet)的密度可能大大提升。

毫米波小站/微站产品研发状况

以便完成n 10Gbit/s的下行数据信息速度,在毫米波5G小站/微基站产品研发层面,业界针对毫米波关系的Massive MIMO技术性开展了很多科学研究,涉及到数据信号散播、波形、多址接入与客户生产调度、阵列天线、预编号体制、信道模型、信道精确测量、信道预估和意见反馈、前传/回传等众多重要行业,除毫米波Massive MIMO,智能、高光纤宽带、高集成化度、低功耗5G毫米波专用芯片、器件的产品研发也获得迅速进展。

例如,在AD/DA层面,Xlinx研发的RF-SoCs把ADC、DAC和RF SOC集成化,降低了规格,减少了功耗,将来可用于智能、高光纤宽带、高集成化度、低功耗的毫米波5G微基站;在中频收发智能芯片及射频前端开发层面,高通、IBM等公司的技术性处在领跑影响力;在5G毫米波重要器件 化合物半导体层面,高通、Qorvo、Globalfoundries等公司都在GaAs射频器件行业占有1席的地方。伴随着5G毫米波频段的添加,终端设备GaAs射频器件用量可能进1步提高,预计到今年,全世界GaAs器件销售市场将超出百亿美元;在非常长的時间内,5G毫米波终端设备的前端开发芯片离不开Si工艺,由于Si基(含SiGe)前端开发芯片在成本费、系统软件功耗上均具备1定优点。

与此另外,经营商们也在赶紧开展毫米波5G技术性实验。2019年2月GSA公布的汇报显示信息,共有83个我国/地域的201家经营商在积极主动项目投资5G技术性(包含技术性检测、实验、展现、预商用);全世界5G实验网中有多达57%应用了毫米波频段,此外43%应用Sub⑹GHz频段。从经营商们公布的毫米波5G技术性实验結果来看,互联网吞吐量、峰值速度、单客户体验速度、延迟等均能考虑ITU针对5G系统软件的重要特性指标值规定。

在开展毫米波5G技术性实验的全过程中,经营商、机器设备商、芯片商、检测精确测量厂商等慢慢产生共鸣:将来的5G互联网构架务必对映异构多层且能适用全频段接入的低频、中频、毫米波频段无线网络合作组网。毫米波独立组网拥有显著的缺点,依据仿真和检测結果,单基站在28GHz频段只能遮盖150米上下,因而与Sub⑹GHz频段合作组网才是毫米波5G能开展商用的1大前提条件。高通2018年在美国旧天津开展了5G互联网仿真模拟试验,在现有的LTE基站(100%的4G遮盖)基本上辅以毫米波基站,完成了毫米波5G互联网65%的遮盖率,并完成了5倍的互联网容量增益。该试验不仅证实了合作组网的可行性,还说明合作组网后能做到更高工作能力。

上述这些进展持续加快毫米波5G商用过程。这些进展进1步坚定不移了业界针对 毫米波5G 的自信心,并将最后明确把包括毫米波无线网络通讯在内的全频谱接入技术性列为5G关键技术性之1。根据全频谱接入,能够完成以Sub⑹GHz频段5G系统软件适用n 1Gbit/s高速通讯,以毫米波频段5G系统软件适用n 10Gbit/s超高速通讯。

在我国5G毫米波技术性实验工作中方案

从现阶段毫米波频段产业链发展趋势的状况看来,在机器设备及芯片层面,中国早已有高频技术性及生产制造工作能力,以前的北京怀柔外场检测也显示信息出中国厂商具有高频技术性工作能力并已出示相应高频样机,但间距经营规模商用还需开展芯片产业链链培养,例如发展趋势低成本费、高工艺的芯片。在检测仪器及仪表盘层面,现阶段环节都还没可适用5G毫米波商用的检测仪表盘,必须尽快确立频谱整体规划,以推动仪器仪表盘厂商投入开发设计。将来,IMT⑵020(5G)推动组还将再次兼顾整体规划,分环节推动5G毫米波实验:2019年8 12月,认证5G毫米波重要技术性和系统软件特点;今年认证毫米波基站和终端设备的作用、特性和互实际操作,进行高矮频协作组网认证;2020 2021年,进行典型情景认证。

5G毫米波技术性实验互联网自然环境选用MTNet试验室+怀柔外场,组成房间内外1体化互联网,在早期3.5GHz检测自然环境中,提升毫米波检测自然环境,支撑点毫米波重要技术性检测。怀柔已进行毫米波站址的提前准备,基本考虑毫米波外场检测要求;已产品研发搭建5G毫米波OTA射频检测自然环境,具有5G基站、终端设备的OTA射频检测工作能力;正在搭建基站和终端设备的OTA特性检测自然环境,可考虑今年特性检测要求。

5G毫米波技术性实验重要技术性检测关键分成3层面,各自是房间内作用检测、外场特性检测和基站射频OTA检测。在检测进展层面,华为、诺基亚贝尔、zte中兴进行了5G毫米波重要技术性检测的作用、射频和外场特性;海思、高通开展了5G毫米波重要技术性的房间内作用检测。

在毫米波基站作用检测层面,华为、zte中兴在800MHz总带宽,诺基亚贝尔、爱立信在400MHz总带宽配备下开展房间内重要技术性检测;诺基亚贝尔、爱立信选用根据高通X50芯片与毫米波射频控制模块的CPE进行检测。海思、高通芯片各自与华为、zte中兴系统软件相互配合,进行了毫米波房间内重要技术性一部分检测。5G毫米波基站工作中在24.75~27.5GHz和26.5~27.5GHz。

在我国5G毫米波实验的总体目标和每日任务,关键便是期待可以根据检测工作中来科学研究和认证5G毫米波重要技术性和关键特点,来制订26~28GHz频段的5G机器设备作用和特性的指标值规定,具体指导5G毫米波基站、关键器件和终端设备的产品研发。后续IMT⑵020(5G)推动组将再次与中国外产业链界1起,相互促进5G毫米波产业链发展趋势、组网科学研究和制造行业探寻。

 

毫米波5G小站/微站应用下的超聚集组网对映异构互联网整体规划方式

超聚集组网(Ultra-Dense Network,UDN)是根据小微基站的技术性科学研究,它是5G环节引发业界广泛关心的技术性科学研究方位和互联网站点整体规划关键方法。从我国挪动布署看来,在毫米波基站完善商用以前,将来几年提议慢慢选用4G/5G协作的方式开展总体目标网建网,如图1所示。

图1  4G/5G协作组网整体规划

超密度对映异构组网技术性是指为解决将来不断提高的数据信息业务流程要求,选用更为聚集的住宅小区开展立体式互联网遮盖的布署技术性,它将变成5G提高互联网整体特性的1种方式。无线网络物理学层技术性,如编号技术性、MAC、调制技术性和多址技术性等,只能提高约10倍的频谱高效率,就算选用更宽的带宽也只能提高几10倍的传送速度,远远不可以考虑5G的要求,选用频谱資源的室内空间复用带来的频谱高效率提高的增益做到千倍以上,根据减小小的区半径,选用UDN互联网布署,提升企业面积内小微基站的密度,根据在对映异构互联网中引进超大经营规模低输出功率连接点完成网络热点提高、清除盲点、改进互联网遮盖、提升系统软件容量,摆脱了传统式的扁平单层宏互联网遮盖,使很多层立体式对映异构互联网应运而生,可明显提升频谱高效率,改进互联网遮盖,大力度提高系统软件容量,根据提升住宅小区数和信道数,成倍提高容量,另外UDN具备更灵便的互联网布署和更高效率的频率复用工作能力。

UDN选用虚似层技术性,宏基站住宅小区做为虚似层,虚似宏住宅小区承载操纵信令,负责挪动性管理方法;实体线微基站住宅小区做为实体线层,细微区承载数据信息传送。该技术性可根据单载波或多载波完成。单载波计划方案根据不一样的数据信号或信道搭建虚似多层互联网;多载波计划方案根据不一样的载波搭建虚似多层互联网,将好几个物理学住宅小区(或好几个物理学住宅小区上的1一部分資源)虚似成1个逻辑性住宅小区。虚似住宅小区的資源组成和设定能够依据客户的挪动、业务流程要求等动态性配备和变更。虚似层和以客户为管理中心的虚似住宅小区能够处理超聚集组网中的挪动性难题。如图2所示,在传统式的多种多样无线网络接入技术性叠加型互联网中,宏基站与小基站均工作中于低频段,这就带来了经常切换的难题,客户体验差。为处理这1重要难题,在将来的叠加型互联网中,宏基站工作中于低频段并做为挪动通讯的操纵平面、毫米波小基站工作中于高频段并做为挪动通讯的客户数据信息平面。

图2  叠加型互联网中毫米波小基站运用种类

超密度对映异构组网技术性也提高了互联网的灵便性,能够对于客户的临时性性要求和时节性要求迅速布署新的住宅小区。在将来的5G时期,小/微基站的数目将十分巨大,并且布署方法也将十分繁杂,能够随时随地依据数据信息总流量提高要求布署新的小基站,并能够在空余时段或轻总流量时段灵便、即时关掉一些小基站,从而收到环保节能降耗之效。

在这1技术性情况下,将来互联网构架将产生 宏蜂窝状+长期性微蜂窝状+临时性微蜂窝状 的互联网构架(如图3所示)。这1构造将大大减少互联网特性针对互联网早期整体规划的依靠,为5G时期完成更为灵便自融入的互联网出示确保。

图3  将来互联网构架

到了5G时期,更多的物-物联接接入互联网,立体式组网的密度可能大大提升。与此另外,住宅小区密度的提升也会带来互联网容量和无线网络資源运用率的大力度提高。有仿真結果说明,当宏住宅小区客户数为200时,仅将微蜂窝状的渗入率提升到20%,便可能带来基础理论上1000倍的住宅小区容量提高(如图4所示)。另外,这1特性的提高会伴随着客户数量的提升而更为显著。考虑到到5G关键的服务地区是市区等人员密度较大的地区,因而,超密度对映异构组网技术性可能给5G的发展趋势带来极大发展潜力。

自然,UDN所带来的住宅小区间影响也将变成5G遭遇的关键技术性困难。现阶段,在这1行业的科学研究中,除传统式的根据频域、频域、输出功率域的影响融洽体制外,3GPP Rel⑴1提出了进1步提高的住宅小区影响融洽技术性(eICIC),包含通用性参照数据信号(CRS)相抵技术性、互联网侧的住宅小区检验和影响清除技术性等。这些eICIC技术性均在不一样的随意度上,根据生产调度使得互相影响的数据信号相互之间正交和,从而清除影响。除此以外,也有1些新技术应用的引进也为影响管理方法出示了新的方式,如认知能力技术性、影响清除和影响对齐技术性等。伴随着有关技术性困难的陆续处理,在5G互联网中,UDN技术性将获得更为普遍的运用。

图4  UDN技术性带来的系统软件容量提高

5G时期超聚集组网的典型运用情景许多,包含飞机场、聚集住房、聚集商业服务区和街区、校园内、大中型聚会、体育场馆、地铁等。但伴随着5G应用频段的上升,5G宏基站数据信号在穿透墙壁时相比4G衰减系数更大,房间内数据信号遮盖难度凸显。室外5G宏基站数据信号在穿透砖墙、玻璃和水泥等阻碍物后只能出示浅层的房间内遮盖,没法确保房间内深层遮盖所必须的优良体验,因而必须更多的小微基站。

毫米波基站布署需整体整体规划

因为毫米波基站数量诸多,安裝、管理方法繁杂,故毫米波基站布署需从总体整体规划。另外,毫米波基站本身还需具有易于安裝布署和1定的常见故障自检、自提升的工作能力。毫米波基站的布署数量逐渐提升后,经营商必须设定统1的网管开展毫米波基站管理方法。

经营商在最开始整体规划的情况下,必须在构架上考虑到毫米波基站演进、布署的难题,把宏基站和毫米波基站列入管理方法范畴,从构架上考虑到宏微协作组网。另外,宏基站跟毫米波基站之间有较为紧密的互实际操作,经营商需操纵连接点,对宏基站、毫米波基站开展协作。在室外情景的组网运用中,宏微协作自始至终是组网的重要特性要求,特别在5G时期,宏站遮盖缩水的状况下必须很多的微站开展互联网填补。而经营商对5G互联网特性的规定不容易低于4G。因而与宏站协作将是5G室外毫米波基站务必关心的难题。

从5G毫米波基站布署的节奏上看来,5G组网的次序1定也是先布署宏基站再布署毫米波基站,但二者布署的间距不容易过长,不用像4G1样在深层遮盖环节再大经营规模布署,这也就代表着毫米波基站供货商的商品1旦完善,放量的脚步会更快。

5G向竖直制造行业的扩展也为毫米波基站出示了新的运用情景,比如能够将毫米波基站与下沉关键网、边沿测算等技术性融合,产生易于灵便布署、更为个性化化的端到端处理计划方案。

小结

布署1个行之有效的5G互联网,频谱的挑选和可运用性是最关键的要素,由于这将决策数据信息传送的速率、容量和延迟时间。4G数据信息传送工作能力没法考虑当今的要求,而5G的升級将根据布署应用毫米波、Sub⑹GHz频段或二者混用的方法组网来处理速率和衰减系数的难题。因为在我国5G发展趋势对策是先布署6GHz下列的中频段,因此5G毫米波频段的产业链化速率沒有中频段快。我国挪动对毫米波的商用设置于2022年。毫米波可用于比较有限、人口聚集的自然地理地区,而Sub⑹GHz则用于遮盖普遍地域。

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