5G时代的射频威廉希尔官方网站 发展趋势分析

　无线专家们表示，到2020年5G蜂窝网络有望产生两种新的空中接口和基于最新大规模MIMO威廉希尔官方网站 的新天线设计。与此同时，LTE将突破Gbit/s瓶颈。“我们应该为毫米波频段开发一种新的空中接口。当然，用于访问物联网的另外一种空中接口应该也会有一些机会。”Intel公司首席无线威廉希尔官方网站 专家Kenneth Stewart在由WiFi专业公司Quantenna举办的大会演讲中指出。
　　Stewart建议，在种类广泛的物联网领域，一些设备可以从量身定制的空中接口中受益，比如那些“在发送之前不必同步的设备……我们希望看到针对特殊用例的创新。“Steward 认为，LTE和WiFi在5G发明之后仍会继续存在很长一段时间。他介绍了一种2020年的无线芯片概念（如图1）：使用全套3G、4G和5G接口，除了 802.11ax WiFi和蓝牙5.0外，还支持多达60个LTE频段。“我们认为推出这种器件原则上没有什么困难。”
　　
　　图1：2020年代的无线芯片概念图。
　　他鼓励大家发明适合使用这种芯片组的杀手级手机：
　　我们尚欠缺的是5G网络下的设备或用户体验，就像iPhone对3G或4G网络的推动作用——它要求部署这些网络。我们还没有见到能够充分发挥未来5G网络优势的设备。我们认为寻找和提供这种设备是一个很好的机会。专家们普遍同意5G的先进性将主要取决于毫米波频率和大规模MIMO天线的使用。“5G的大多数利益和优势都依赖于大约28GHz至90GHz范围内的毫米波的使用。”Stewart指出。
　　Intel公司已经朝这个方向迈进，目前正在推一款名为Maple Peak的60GHz WiGig产品。该产品主要用于无线笔记本电脑扩展坞，使用了一个2×8 倒装芯片绑定的天线阵列。“挑战主要在于功效，在这个领域有许多基础性工作要做。”ITU为5G网络规定了一系列目标（见表1），包括针对某些服务超过10Gbit/s的数据速率。“我们相信毫米波频段的WiFi和LTE能达到这个目标。”
　　
　　表1：ITU的5G网络规定。
　　Stewart预测到这个十年末LTE将能达到Gbit/s的数据速率。“如果幸运的话，”手机也将能使用诸如大规模MIMO等威廉希尔官方网站 在相同频段中收发数据。大规模MIMO之父、贝尔实验室的Thomas Marzetta介绍了对这种威廉希尔官方网站 的研究进展。有次实验成功地使用675副天线给10个用户每人提供Gbit/s的速率。另外一次实验给同一蜂窝中的每个 用户提供了5Gbit/s的速率，即使位于蜂窝边缘的用户也能达到这个速率。
　　“还没听说过使用相对较小的频谱。”Marzetta表示，“10倍的改进很难达到，而大规模MIMO能够轻松实现超过10倍的改进，并且不需要复杂的信号解码。”大规模MIMO威廉希尔官方网站 将淘汰今天的点到点MIMO系统，并且可能消除对小蜂窝基站的需求，Marzetta指出，“我相信LTE和WiFi如果不转变到大规模MIMO的话有可能提前退出历史舞台。”
　　Stewart认为搭建这种天线阵列、并能以较低成本达到一致性能仍面临许多艰巨的挑战。“在这个威廉希尔官方网站 领域中，信息理论和实现团队之间仍缺乏基本有效的沟通。”他提醒道。即使是Marzetta也表示，大规模MIMO在他的母公司阿尔卡特－朗讯也仍然只是一个研究课题。小蜂窝基站仍是阿朗公司发展战略的基础。今天的802.11ac在下行链路信道上支持多用户MIMO，但Quantenna等公司需要推动对诸如体育馆等用例中上行链路的支持，被称为MIMO之父斯坦福大学教授Arogyasawami Paulraj表示。
　　新兴大规模MIMO威廉希尔官方网站 是毫米波传输中波束成型威廉希尔官方网站 的关键。毫米波可以穿过植物等可能使信号衰减达8至10dB的障碍物，Paulraj指出。他已经与美国监管部门就支持毫米波波束成形威廉希尔官方网站 所需的规程修改进行了磋商。在5G网络中，数据可能在宽带毫米波信道上传输，控制信号则走较慢的3G路由，他补充道。“不管会遇到什么问题，毫米波频率肯定会得到应用，虽然有时可能获得大吞吐量后又失去大吞吐量。”Intel公司的Stewart和Paulraj一致认为，5G将包含许多种威廉希尔官方网站 ，包括大规模MIMO LTE、多种WiFi甚至蓝牙。
　　“1G、2G、3G和4G的推动力来自频谱效率和吞吐量的增长，但5G更加关注多种频谱和威廉希尔官方网站 的整合，以便给用户一个统一的网络界面。”Stewart表示，“在网络上层，将所有这些集成到单个流程中还面临诸多艰巨的挑战。”
　　
　　图2：随着新的5G网络的兴起，老的空中接口将继续使用，Intel公司的Stewart表示。