业界专家鼓励5G RF技术,范围超广

根据无线领域的专家们表示，预计在2020年以前，5G蜂巢式网络可望产生两种新的空中接口，以及基于新兴大规模 MIMO （Massive MIMO）技术的新天线设计。与此同时，LTE将突破Gbit/s瓶颈。

在日前由Wi-Fi业者Quantenna举办的‘The Future of Wireless Summit’大会上，英特尔（Intel）首席无线技术专家Kenneth Stewart在发表专题演讲时指出，“我们应该为毫米波频段开发一种新的空中接口。同时，用于存取物联网（IoT）的另一种空中接口应该也有一些机会。”

Stewart建议，在范围广泛的物联网领域中，有些装置可从量身定制的空中接口中受益，例如那些“在传送之前不必同步的装置……我们希望看到针对特殊用例的创新。”

Stewart 认为，LTE和WiFi在5G出现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（图1）：利用全套3G、4G和5G界面，除了 802.11ax Wi-Fi和蓝牙5.0外，还支持多达60个LTE频段。“我们认为要推出这样的装置基本上没有什么困难。”

图1：2020年时的无线芯片概念图。

他并鼓励大家发明适合使用这种芯片组的杀手级手机：“我们尚欠缺的是针对5G网络的装置或用户体验，就像iPhone对3G或4G网络的推动作用——它必 须先部署这些网络。我们还没有见到能够充分发挥未来5G网络优势的装置。我们认为目前正存在着寻找和提供这种装置的大好机会。”

与会专家们普遍同意5G的进展主要将取决于毫米波频率和大规模MIMO天线的使用。Stewart强调，“5G的主要利益与优势均取决于28GHz至90GHz范围内的毫米波的应用。”

英特尔已经朝此方向迈进，推出了一款名为Maple Peak的60GHz WiGig产品。该产品主要用于无线笔记本电脑扩充基座，采用了一个2×8覆晶芯片键合的天线数组。“其挑战主要在于功效，目前在这个领域还有许多基础工作要做。”

ITU则为5G网络制定了一系列的目标（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Wi-Fi和LTE能够达到这个目标。”

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等技术在相同频段中收发数据。大规模MIMO之父、贝尔实验室的Thomas Marzetta介绍了对这种技术的研究进展。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技术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。“在这个技术领域中，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技术是毫米波传输中波束成型技术的关键。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技术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将包含许多种技术，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技术的整合，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。