實現5G的兩名“大將”：MIMO天線與載波聚合

　　讓LTE-A比以往幾代技術速度大大提升的是兩種技術：載波聚合與MIMO天線。這兩者都不屬于新技術，但都可能在實現5G的潛力中起到非常大的作用。

　　什么是5G？

　　第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，外語縮寫：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，網速可達5M/S - 6M/S 。

　　諾基亞與加拿大運營商Bell Canada合作，完成加拿大首次5G網絡技術的測試。測試中使用了73GHz范圍內頻譜，數據傳輸速率為加拿大現有4G網絡的6倍。鑒于兩者的合作，外界分析加拿大很有可能將在5年內啟動5G網絡的全面部署。

　　由于物聯網尤其是互聯網汽車等產業(yè)的快速發(fā)展，其對網絡速度有著更高的要求，這無疑成為推動5G網絡發(fā)展的重要因素。因此無論是加拿大政府還是全球各地，均在大力推進5G網絡，以迎接下一波科技浪潮。不過，從目前情況來看5G網絡離商用預計還需4到5年時間。

　　什么是載波聚合？

　　人們對數據速率的要求越來越高，載波聚合（Carrier AggregaTIon ，CA） 成為運營商面向未來的必然選擇。什么是載波聚合？簡單一點說，就是把零碎的LTE頻段合并成一個“虛擬”的更寬的頻段，以提高數據速率。

　　CA技術可以將2～5個LTE成員載波（ComponentCarrier，CC）聚合在一起，實現最大100MHz的傳輸帶寬，有效提高了上下行傳輸速率。終端根據自己的能力大小決定最多可以同時利用幾個載波進行上下行傳輸。載波聚合功能CA功能可以支持連續(xù)或非連續(xù)載波聚合，每個載波最大可以使用的資源是110個RB。每個用戶在每個載波上使用獨立的HARQ實體，每個傳輸塊只能映射到特定的一個載波上。每個載波上面的PDCCH信道相互獨立，可以重用R8版本的設計，使用每個載波的PDCCH為每個載波的PDSCH和PUSCH信道分配資源。也可以使用CIF域利用一個載波上的PDCCH信道調度多個載波的上下行資源分配。全球不同區(qū)域的運營商會有不同的LTE頻譜分配，因此也就有不同的載波聚合的頻段組合需求。目前在3GPPRAN4小組中有非常多的載波聚合頻段組合正在討論，主要是確定為滿足不同CA頻段組合工作時基站和終端需要達到的射頻指標。

　　就其本身而言，載波聚合通過從多個本地基站接收信號提高下載速度，而不僅僅是從附近信號最強的基站接收信號。這些不同的波段聚到一起之后所能傳輸的數據量大大提高。在LTE-A技術中，可以讓五個高達20MHz的帶寬載波單元聚集成100MHz單載波。

　　頻段是全球性短缺資源，大部分移動電信公司都已經把能夠利用的頻率都利用了。其結果是，他們的頻段很少是連續(xù)的。幸運的是，載波聚合不但讓移動運營商提高了其數據傳輸速率，而且可以讓他們把不同的頻段拼接到一起。在5年后5G服務進入更擁擠的無線世界的時候，載波聚合甚至會變得更重要。

　　什么是MIMO？

　　MIMO（MulTIple-Input MulTIple-Output）技術指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量。它能充分利用空間資源，通過多個天線實現多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，顯示出明顯的優(yōu)勢、被視為下一代移動通信的核心技術。

　　這就好像用高速公路代替單車道的鄉(xiāng)間公路。目前的MIMO應用方式通常是在發(fā)送端和接收端都使用三四個天線。如果兩端都使用幾十甚至上百個天線，將大大提高下載速率，更有效地利用可用頻段。

　　如今的無線設備使用的是擁擠的700MHz～2.6GHz頻道范圍。這并不是說，5G推出之后，今天的4G甚至3G網絡所使用的頻道就會被空出來。移動運營商將會繼續(xù)為數以百萬計沒有立即升級到最新設備的用戶繼續(xù)提供傳統(tǒng)業(yè)務，這些用戶可能好幾年都不會升級設備。

　　最有可能的情況是，5G將從今天的UHF（特高頻）頻段轉移到3GHz和30GHz之間的SHF（超高頻）頻段，甚至是30GHz和300GHz之間的EHF（極高頻）頻段。目前這些頻段被用于衛(wèi)星電視、微波中繼鏈路、空中交通雷達、射電天文學和業(yè)余無線電。

　　5G技術將需要比目前的手機信號發(fā)射塔更靠近用戶的基站。這已經是一個正在發(fā)生的趨勢了。到目前為止，微蜂窩已被主要用于建筑物內解決手機信號差的問題。為了處理5G數據，現有手機基站之間的空白地帶需要部署數百個微蜂窩接入點。這些小天線盒會被安裝在路燈柱子上或者建筑物內，幾乎沒有人會注意到它們，更不會有人反對安裝，而架設新的手機信號發(fā)射塔往往就不一樣了。