虽然毫米波已经在雷达,航天和军用通信中都有使用,但是在民用通信中还有很多很多挑战。。这也是当前非常非常火热的无线通信研究方向,在这篇回答里就不深入介绍了。
更先进的波束赋形
4G中的基站天线是定向天线和全向天线混用(谢谢评论区提醒),5G中由于毫米波覆盖范围窄,路径损耗大,复杂天气影响严重,所以需要通过波束设计完成发射能量聚焦,从而提升接受信号能量,提升信噪比(此处请回忆信道容量公式),和覆盖范围。
波束赋形后的方向性波束可以帮助提升基站覆盖范围。而且,基站能量会更加有效。
实际上,由于5G中的波束赋形涉及Massive MIMO和毫米波的窄波束用户追踪、小区间波束切换调度和基站的LOS和NLOS问题,会更加困难一些,这同样这是一个很棒的无线通信研究方向。现在学术界很多人在考虑通过在基站覆盖范围内划分扇区,来帮助多天线波束切换。
Sectorized Antenna
超大规模天线(Massive MIMO)
无线通信中的多天线系统需要对每个天线赋予权重,才能提高空间分集/或复用增益。而现实情况下,这种算法是非线性的且计算复杂,天线越多越复杂。
但是令人惊奇的是,当天线数目非常非常多的时候,简单的线性预编码就可以很好的逼近最优结果。所以Massive MIMO自从提出就吸引了大量目光。
Massive MIMO test bed
5G中Massive MIMO可能会有大量应用,不仅仅是大型宏基站,小型的毫米波发射器也有可能会装备Massive MIMO系统,因为毫米波天线波束窄,天线长度短,更适合Massive MIMO应用。
回到话题,Massive MIMO的好处是最大程度利用空域 资源,可以通过波束赋形同时提供多个波束服务小区用户,并可以同时提高用户的信噪比,提升数据传输速率。但是Massive MIMO中预编码,信道估计一直是个难题。
全双工无线电(目前不在Release 15中)
现存所有无线发射装置都是半双工的,半双工的意思是发送信号的同时不能接受信号---否则会干扰自己。(毕竟不是人类,自己说的话暂时还区分不清楚。。。。
全双工无线电就是同时收发信号,这样可以把数据传输速率X2,当然代价是图中的自干扰(红色圆弧)问题,甚至当用户过多时,用户之间的干扰也会X2。5G里的核心