中興通訊：空分復(fù)用是實(shí)現(xiàn)5G的關(guān)鍵

　　頻譜是無線通信最為寶貴的資源，無線技術(shù)發(fā)展至今，頻譜利用率已經(jīng)遇到技術(shù)瓶頸。面對流量飛速增長的現(xiàn)狀，頻譜利用率緊張成為亟待解決的難題。

　　形象的講，通信技術(shù)的升級換代本質(zhì)上類似于要提升高速公路(即通信管道)的流量--即單位時(shí)間內(nèi)通過更多的車輛(數(shù)據(jù)),想要做到這一點(diǎn)有幾種方法:一是對高速公路進(jìn)行擴(kuò)建,例如將兩車道的高速擴(kuò)建成八車道,或是將原來兩車道的高速公路修建成上下兩層的立體車道。將這個例子對應(yīng)到通信領(lǐng)域,擴(kuò)建就相當(dāng)于重新部署新設(shè)備、鋪設(shè)新網(wǎng)絡(luò),成本極高。二是修改汽車,讓汽車變小,或是將汽車的最高時(shí)速提高,從而讓單位時(shí)間內(nèi)能夠通過更多的汽車。對應(yīng)到通信領(lǐng)域,該辦法對應(yīng)的是修改手機(jī)終端,讓手機(jī)能夠接受更多的數(shù)據(jù)。但由于現(xiàn)有的手機(jī)終端的基本架構(gòu)已經(jīng)成型,很難去大改,因此這種方案也不可行。與此同時(shí)，一步手機(jī)賣出去需要使用多年，且5G標(biāo)準(zhǔn)與配套的手機(jī)芯片都還沒有面世，這種辦法也不可行。

　　在這種情況下，中興通訊率先推出了空分復(fù)用技術(shù)--也就是在不擴(kuò)建高速公路(通信網(wǎng)絡(luò)),也不修改汽車(移動終端)的情況下提升流量。

　　空分復(fù)用技術(shù)是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜效率數(shù)倍提升的技術(shù)

　　為了解決頻譜問題，業(yè)界普遍的看法是，提升頻譜效率是關(guān)鍵：也就是挖潛，看看有什么樣的技術(shù)能夠使頻譜效率進(jìn)一步提升。由于3G、4G通信系統(tǒng)已經(jīng)工作于噪聲極限和單鏈路香農(nóng)極限，理論上不存在大幅提升的可能性。3G的碼分多址技術(shù)，也能夠?qū)崿F(xiàn)“同時(shí)、同頻、同空間”的多路通信，但是碼分多址采用正交碼區(qū)分用戶，多個正交碼之間形成一個自干擾系統(tǒng)，這樣為了滿足正交條件，所有用戶都必須降低傳輸速率，理論上如果N個用戶同時(shí)通信，則每個用戶最多用1/N的速率通信，因此碼分多址不能提升極限頻譜效率，其理論極限與時(shí)分復(fù)用是一樣的。而空分復(fù)用在多個用戶同時(shí)通信的情況下，各個用戶不需要降低速率，這樣就成倍提升了頻譜效率。

　　空分復(fù)用SDMA(Space Division Multiple Access)技術(shù),即通過自適應(yīng)天線陣列將空間分割,在不同的方向上形成不同的波束,每個波束可提供一個無其他用戶干擾的唯一信道,進(jìn)而讓同一頻段在不同的空間內(nèi)得以重復(fù)利用。這就像是在高速公路上看到其他的車，他在跑我也在跑，并且我們還在同一條車道上，但是對方就像空氣一樣，互不影響。

　　“空分復(fù)用技術(shù)是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜效率數(shù)倍提升的技術(shù)。因?yàn)樗梢允瓜到y(tǒng)在同一時(shí)間、同一頻段、同一宏觀物理空間上進(jìn)行多路通信而且互不干擾，讓有限的頻譜資源得到最大化的利用。”中興通訊首席科學(xué)家向際鷹博士表示。“空分復(fù)用SDMA(Space Division Multiple Access)技術(shù),即通過自適應(yīng)天線陣列將空間分割,在不同的方向上形成不同的波束,每個波束可提供一個無其他用戶干擾的唯一信道,進(jìn)而讓同一頻段在不同的空間內(nèi)得以重復(fù)利用。這就像是在高速公路上看到其他的車，并且很多車在同一條車道上，但是對方就像空氣一樣，互不影響。也就是在不擴(kuò)建高速公路(通信網(wǎng)絡(luò)),也不修改汽車(移動終端)的情況下提升流量。”

　　目前，空分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)成為被業(yè)界廣泛認(rèn)可的一種趨勢。

　　2013年，中興通訊開始研究空分復(fù)用技術(shù)，是最早從事空分復(fù)用技術(shù)研發(fā)的公司。如今，中興通訊成功將該技術(shù)應(yīng)用到TDD和FDD網(wǎng)絡(luò)中，并且逐漸將自己的先發(fā)優(yōu)勢發(fā)展成了全面優(yōu)勢。

　　中興的5G技術(shù)：從率先起步到解決業(yè)界難題

　　按照國際通信組織與政府機(jī)構(gòu)的規(guī)劃，5G通信技術(shù)將在2020年左右正式實(shí)現(xiàn)商用。而現(xiàn)實(shí)中一個尷尬的問題則在于許多地區(qū)的4G網(wǎng)絡(luò)還正在鋪設(shè)之中，到了2020年，很多地區(qū)可能剛剛將4G網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)完畢。這就為通訊設(shè)備商們提出了新的挑戰(zhàn)。

　　5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)并不是一蹴而就，面對流量飛速增長的現(xiàn)狀，運(yùn)營商不會坐等，而是不斷對現(xiàn)網(wǎng)升級，讓網(wǎng)絡(luò)逐漸演進(jìn)。

　　Massive MIMO作為空分復(fù)用技術(shù)的一種,被中興通訊率先引入到Pre5G和5G的關(guān)鍵技術(shù)中來。 利用在空分技術(shù)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢,中興通訊相繼研發(fā)了TDD Massive MIMO和FDD Massive MIMO,并努力推動商用。

　　2014年6月，中興通訊在全球首家提出Pre5G創(chuàng)新理念。Pre5G的特點(diǎn)在于，通過對基站側(cè)的大量優(yōu)化，用戶無需更換終端即可提前享受到準(zhǔn)5G的使用體驗(yàn)，提升了運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)競爭力;對運(yùn)營商來說，Pre5G在基站側(cè)完全可以平滑升級到5G，不會浪費(fèi)投資。

　　2015年，基于TDD的Pre5G Massive MIMO完成產(chǎn)品開發(fā)和外場測試，推出的商用產(chǎn)品也被多家知名運(yùn)營商選擇，開始商用測試和部署。最早商用該方案的軟銀CEO孫正義在今年2月舉行的GTI大會上表示： “選擇TD-LTE使我們大獲成功“，并指出Massive MIMO是TD-LTE向5G演進(jìn)的重要內(nèi)涵。

　　2016年2月，在巴塞羅那舉行的MWC 2016世界移動通信大會上，中興通訊的Pre5G Massive MIMO榮獲“最佳移動技術(shù)突破”以及“CTO之選”雙料大獎。5G核心技術(shù)獲得這些獎項(xiàng)，在GSMA頒獎歷史上還是第一次，這也使得大批FDD LTE運(yùn)營商對FDD制式Massive MIMO翹首以盼。

　　將Massive MIMO成功引入FDD，是一項(xiàng)重大的突破

　　全球約85%的運(yùn)營商移動網(wǎng)絡(luò)都是FDD制式，但FDD做多天線空分面臨巨大的困難。對于FDD-LTE制式來說，由于上下行采用不同頻譜，信道不具備互易性，也就是說，在上行看到的信號變化，和下行看到的不一致，主要是上下行相位有一個隨機(jī)變化。因此傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為FDD必須用手機(jī)主動測量基站的下行信號，再通過消息匯報(bào)給基站，基站才能做閉環(huán)的MIMO。

　　而Massive MIMO基站有幾十根天線，那么基站將這么多天線信息告知手機(jī)，手機(jī)再測量后上報(bào)，按現(xiàn)在4G的機(jī)制，已經(jīng)需要占據(jù)100%以上的資源了，所以對于FDD，如何引入massive MIMO成為核心挑戰(zhàn)之一。

　　基于在TDD Massive MIMO上的深厚積累，中興通訊經(jīng)過一年的努力，攻克大量技術(shù)難關(guān)。中興通訊創(chuàng)新研發(fā)出基于FDD制式的專利信道算法，依托自研基帶處理芯片強(qiáng)大的處理能力，通過軟件算法的突破與硬件能力的提升，成功實(shí)現(xiàn)了Massive MIMO技術(shù)在FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，流量提升幾倍且無需更換終端 ，為全球數(shù)百家FDD運(yùn)營商構(gòu)筑了一條通向5G的坦途，為現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)提供了新的演進(jìn)路徑和發(fā)展空間，其價(jià)值與意義難以估量。

　　真正構(gòu)建4G通往5G的橋梁

　　5G盡管還沒有確定最終標(biāo)準(zhǔn)，大致方向已定，高低頻組合和逐步商用的方式得到業(yè)界普遍認(rèn)可。低頻段只能用空分復(fù)用技術(shù)提升頻譜效率，高頻段的覆蓋范圍小，也要利用空分復(fù)用技術(shù)提升覆蓋，這實(shí)際上用的是一種空分復(fù)用的退化版本。所以對5G來說，無論是低頻還是高頻，都極大依賴于空分復(fù)用技術(shù)。

　　截止目前，Pre5G已經(jīng)在全球40余個國家部署了超過60個網(wǎng)絡(luò)，包括日本軟銀SoftBank、西班牙電信Telefonica、和記電信Hutchison、VEON、Telenor、Singtel等全球頂級跨國運(yùn)營商及國內(nèi)三大運(yùn)營商。

　　中興通訊Massive MIMO等5G關(guān)鍵技術(shù)在現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)類5G場景中的提前應(yīng)用，領(lǐng)先業(yè)界獲取了大量實(shí)際網(wǎng)絡(luò)場景中的商用經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測數(shù)據(jù)，可以提前解決商用過程中遇到的技術(shù)和應(yīng)用問題，極大地加速5G核心技術(shù)的成熟和完善，有效縮短產(chǎn)品驗(yàn)證和規(guī)模商用的周期。在此過程中，中興通訊已申請了幾百個技術(shù)專利，同時(shí)也結(jié)合實(shí)際場景中的大量數(shù)據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)組織貢獻(xiàn)了許多更具價(jià)值的提案。Pre5G一方面使4G網(wǎng)絡(luò)受益、現(xiàn)有用戶受益，另一方面為未來5G提供商用參考，從而真正構(gòu)建4G通往5G的橋梁。中興通訊基于Pre5G Massive MIMO技術(shù)規(guī)模商用帶來的先發(fā)優(yōu)勢，將在5G上保持有利地位。