載波網(wǎng)絡將如何實現(xiàn)5G？

5G網(wǎng)絡必須處理許多需要不同有源天線系統(tǒng)（AAS）的功能，以應對增強型移動寬帶 （eMBB）、大規(guī)模機器類型通信（mMTC）和超可靠低延遲通信（uRLLC）的挑戰(zhàn)。

其中的第一大應用將是有源天線系統(tǒng)（AAS）在毫米波（mmWave）頻段中提供固定無線接入（FWA）。FWA是在毫米波頻段中實現(xiàn)5G的基礎。運營商和基礎設施制造商都一直在進行試驗，并計劃通過這項服務，以更具擴展性和經(jīng)濟性的方式提供寬帶。盡管該服務的受眾是游牧式用戶和固定用戶，但在設計中考慮到了真正的移動性。因此，運營商得以涉足將成為移動5G基礎的全新毫米波技術(shù)（比如相控陣天線和混合式波束成形）。

3GPP標準定義中最近的一個轉(zhuǎn)變—增加加速路徑，稱為非獨立（NSA）5G—作為一種經(jīng)濟高效的方式，可將早期的5G優(yōu)勢帶入市場，而無需增建獨立（SA）5G所需的5G網(wǎng)絡核心。NSA使用現(xiàn)有4G 3GPP頻段作為LTE控制平面錨來實現(xiàn)這一點。

有源天線系統(tǒng)（AAS）

有源天線系統(tǒng)（AAS）是先進的****平臺，其成本、結(jié)構(gòu)和性能均經(jīng)過優(yōu)化。4G版本12的增強功能顯著影響了設計增強型NodeB（eNodeB）無線電的方式。版本12項目包括載波聚合的新組合、具有下行鏈路MIMO（多路輸入/多路輸出）的空間復用增強功能以及AAS 中所需的RF要求。圖1概述了具有相應特點和優(yōu)勢的版本12項目的部分內(nèi)容。

圖1

LTE Advanced eNodeB無線電天線的演進

MIMO技術(shù)使用安裝在源（****）和目標（接收器）上的多個天線來提高容量和效率。如前面的圖片所示，天線越多，數(shù)據(jù)流層越多。這使得單個用戶的數(shù)據(jù)管道增大或不同用戶使用多個數(shù)據(jù)管道（也稱為多用戶（MU）MIMO）。

大規(guī)模MIMO將MIMO提升到一個新的水平。如今的MIMO部署通常由****上的最多八個天線以及接收器上的一到兩個天線組成。因此，****可以同時將八個數(shù)據(jù)流發(fā)送到八個不同的用戶或雙重發(fā)送兩個數(shù)據(jù)流到四個用戶。大規(guī)模MIMO可擴展到數(shù)十或數(shù)百個天線（理論上可達數(shù)千個），提供眾多功能和優(yōu)勢，其中包括:

· 大幅提升的容量和可靠性
· 更高的數(shù)據(jù)速率和更低的延遲
· 更好的連接（特別是對于5G所使用的具有挑戰(zhàn)性的較高頻率）
· 更少的小區(qū)間干擾
· 通過波束成形實現(xiàn)更高的效率和更好的信號覆蓋

圖2說明了有源天線系統(tǒng)（AAS）/全維度（FD）MIMO****如何在水平和垂直方向上指引波束。這一操作動態(tài)地指向天線方向圖，為每個相應的用戶提供更好的鏈路和更高的容量。這樣，用戶就能實現(xiàn)流量分流，更快速地釋放無線電資源以供他人使用，使整個小區(qū)的總?cè)萘揩@得凈增。

圖2

圖3說明了有源天線系統(tǒng)如何使用波束控制為商業(yè)建筑和住宅內(nèi)的用戶端設備（CPE）提供端到端的固定無線接入（FWA）連接。

圖3

5G FWA的一個明顯優(yōu)勢是支持極高的峰值數(shù)據(jù)速率，每位用戶因此無需具備專用的固定設施。為了實現(xiàn)更高的峰值數(shù)據(jù)速率和更高的系統(tǒng)容量，F(xiàn)WA無線電將使用24GHz到42GHz（可能更高）的全新頻段。

使用更大的天線陣列可提供額外的波束成形，從而克服在毫米波頻率范圍內(nèi)遇到的更嚴峻的傳播挑戰(zhàn)。這些陣列可能具有數(shù)百個元件，但是由于波長短，因此極其緊湊。例如，30GHz的64元件天線陣列大小只有40mm x 40mm。大型陣列提供非常集中的波束，這些波束可以在不到一微秒的時間內(nèi)重定向。此外，大型相控陣還可以作為單個陣列或者作為多個獨立的子陣列，指引獨特的波束在同一頻率資源上同時服務多個用戶終端。