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在大规模天线技术领域,一旦5G技术得到应用

文章作者:企业资讯 上传时间:2020-01-05

随着5G商用进程的不断加速,5G新技术的演进,在eMBB、URLLC、mMTC三大场景为我们打开了一个全新的应用空间,5G将会走出通信连接的范畴,通过通信、计算与垂直行业的深度融合,带来一次影响深远的智能化数字经济革命。

近日召开的第二届世界互联网大会云集了全球最前沿的信息技术及最新颖的业务应用,其中,以5G为代表的下一代移动通信网络技术发展与应用最为瞩目。从运营商到设备厂商再到互联网企业,无一不在畅想5G能够为信息社会带来的改变,人们对5G所能承载的 “互联网+”生活产生了无尽的想象与展望。

4月15日, “5G技术与测试研讨会”在京召开。会上,海内外运营商、系统厂商、芯片仪表企业以及科研机构共同探讨了5G技术与产业发展问题。大唐电信集团,作为中国3G、4G标准领域的领先者,介绍了其在当前的5G研究进展以及其在5G端到端系统测试验证方面已经具备的能力。

作为领先的移动通信设备厂商,大唐在3G时代提出了TD-SCDMA标准,在4G时代作为主要贡献者提出了TD-LTE标准,具备了在技术研究和标准化工作方面深厚的积累和经验。作为移动通信标准化和产业化的中坚力量,大唐在5G研究中启动早,投入大,具备了对5G多个关键特性进行试验验证的能力,在产品开发及未来应用方面也取得了突出的成果。

当前,5G发展迅速,热点频现。标准制定、技术研究、业务应用规划……各个方面均表明5G已处在发展的关键时期。作为在移动通信标准及技术领域持续领先的企业,大唐对5G也给予了全力的投入,除了积极推进关键技术标准的制定和发展,还以创新理念不断拓展及丰富着5G的业务应用。

当前传统通信业务已达到顶峰并逐渐开始下降,流量业务持续增长,以内容和应用为主的数字化服务进一步催生了网络更新迭代的需求。从全球范围来看,5G俨然已成为万众期待的下一代移动通信标准。经过3G和4G的长期积累,我国无论从政府还是产业层面,都提出了在5G时代引领发展、在国际上获得更大话语权的希望。

产品开发:多频段研发试验

一、技术牵引,提前满足5G商用启动需求

来自大唐电信集团核心企业大唐移动的副总工程师牛纲在演讲中提到,在大唐看来,这不仅要关注核心技术,抢占产业和技术的制高点;还要解决基础工业存在的差距,实现核心芯片、关键器件、测试仪表、基础软件等方面的同步甚至引领;除此之外,还要关注车联网、物联网、工业互联网、军事应用以及工业控制等领域的同步应用。这三个方面的同步突破才能真正实现“5G全面引领”。

5G的频谱规划越来越受到关注,频段选择对设备和技术的影响是多方面的。一是产品形态方面,不同的频段分别适合用于连续广覆盖和热点部署场景,基站类型可区分为宏基站和微基站,需要的天线数、发射功率等都会有差异,产品方案有差异;二是不同频段的器件成熟度,直接影响产品的集成度、成本、功耗等,对设计方案影响大;三是在组网方面,不同频段覆盖能力迥异,可用的带宽也不同,需要通过试验验证不同频段的组网能力;四是在技术方面,大规模天线、帧结构和参数集都与频段相关,在特性和算法上也有差异。

多年来,大唐基于自身关键技术研发优势和基础,在5G关键技术指标方面进行了深入研究。目前大唐能够实现的5G关键技术指标已经完全达到甚至超过了ITU对5G的愿景描述,一旦5G技术得到应用,会给用户带来更好的体验。

基于以上理解,大唐在5G核心技术领域、产业关键环节以及重点应用领域进行了抢滩布局。在谈到5G关键技术研究进展的时候,牛纲介绍说,“大规模天线、超密集组网、非正交多址接入、低时延高可靠、高频段通信、灵活频谱共享等关键技术被认为是5G的标志性技术。在以上技术方向中,大唐在前4个方向已经取得重要技术突破,并处于国际领先水平。”

针对不同频段,大唐已经开展研发及试验。在3.5GHz频段,大唐采用大规模天线技术,2016年完成128通道256天线的大规模天线测试,实现20流传输,速率超4Gbit/s;2017年参与工信部第二阶段外场试验,完成4G/5G覆盖对比和宏微联合传输,并验证下行覆盖能力与4G TD-LTE相当。

其中,在大规模天线技术领域,大唐始终引领着多天线技术的发展方向,并得到了业界的认可。从3G到4G再到5G,大唐在多天线理论和产业方面具有首屈一指的积累与优势。在5G关键技术研发中,多天线技术进一步发展到大规模天线。大唐带领国内高校和企业成功申请了国家863 5G一期5G无线传输技术研发课题,重点进行大规模天线技术的研究开发和验证。2015年,大唐首家研制出128通道的5G MassiveMIMO样机,标志着大唐在大规模天线领域的领先地位。

在大规模天线技术领域,大唐带领国内高校和企业成功申请了国家863 5G一期5G无线传输技术研发课题,成功研制出业界首台集中式256单元大规模天线。这台业界最大规模的Massive MIMO拥有128独立数字通道,可实现32流以上并行传输。目前大唐已完成了有源天线集成与测试,实现单用户业务联通及波束跟踪。后续,大唐将对相关算法进一步优化,并搭建室外测试环境,充分验证各种用户分布场景,深度挖掘空域覆盖的潜力。

在4.8GHz频段,大唐在2017年开发4天线小基站用于密集组网测试。目前已完成环境建设,预测试流量密度超过50Tbit/s/km2。在高频段方面,大唐于2016年完成28GHz射频前端的样机开发,2017年完成26GHz频段的样机开发。

此外,大唐在2008年便开始率先在业界研究非正交多址接入技术,独立提出了具有自主知识产权、理论基础深厚的图样分割多址接入技术方案。PDMA技术能够普适地应用于5G系统的典型场景,最大限度地利用日益稀缺的频谱资源,提升移动宽带应用的频谱效率和系统容量,以及大连接物联网应用的连接数,降低高要求物联网应用的时延,提升可靠性。PDMA是业界提出最早、技术理论最全面的非正交多址方案,并已被ITU写入新技术趋势报告IMT.trend中,成为5G的重要候选技术之一。

在超密集组网技术领域,大唐基于多年商用网络建设的经验,提出了以用户为中心的超密集组网架构和新型干扰管理、新型移动性管理、接入/回传链路联合设计等关键技术。目前,大唐已构建出业界先进的热点和室内密集组网环境,仿真验证了超密集组网的性能增益。后续,大唐将结合大规模集中式MIMO共同构建室内外异构组网环境,进一步检验干扰管理、分布式天线协作传输等关键技术。验证5G新型动态TDD群小区组网架构以及密集组网10G的传输速率。

生态布局:积极探索5G应用

在超密集组网技术领域,LTE-Hi小基站密集组网技术已成为5G研究的重要方向。大唐早在2012年就提前启动3.5GHz频段LTE-Hi小基站的研究,2013年率先完成样机开发,2014年独家发布动态TDD、U/C分离等特色技术,引领了小基站的未来热点应用。在5G 超密集组网研究中,大唐提出了以用户为中心的超密集组网架构和新型干扰管理、新型移动性管理、接入/回传链路联合设计等关键技术,并仿真验证了超密集组网的性能增益。

在非正交多址接入技术领域,大唐提出了采用时域、频域、空域、功率域等多维联合编码的创新方案,最大限度地利用日益稀缺的频谱资源,提升移动宽带应用的频谱效率和系统容量。目前,大唐已完成了相关的功能验证,该技术可使多用户的接入能力提升3倍、上行频谱效率提升100%

除了领先的核心技术以外,大唐基于5G低时延、高可靠、高速率、大带宽的特点,就未来通信行业与众多垂直行业深度融合及应用进行了大量的研究探索。

除上述几个5G关键技术领域之外,大唐还在低延时高可靠技术领域取得了有利进展,并已着手推动该技术在现实生活中的应用开发。大唐作为国内移动通信领域的领军企业,聚焦5G优势技术已经完成核心技术的积累,后续大唐将积极把这些技术成果融入我国的5G技术提案中,为我国在5G全面引领提供关键支撑。

在大规模天线技术领域,一旦5G技术得到应用。在低延时高可靠技术领域,大唐主要通过车联网技术的开发积极推进产业的发展。据牛纲介绍,大唐最早在业界提出LTE-V概念和技术方案,2015年已完成基于LTE-V试验样机的实际道路测试,并且是目前为止业界唯一一家提供社会道路环境车路协同系统实景演示的企业。2016-2017年,大唐将继续开展基于芯片的车联网通信终端开发与测试,以及预商用车联网通信终端、应用的开发与测试。拓展面向自动驾驶的5G创新应用,达到低时延高可靠的目标。

大唐在系统设备、仪器仪表、芯片、安全等方面进行了布局与开发,同时在AR/VR、车联网、物联网、工业控制等业务应用方面开展跨行业合作,打造上下游生态环境。以车联网为例,大唐针对5G车联网已经提早进行了研发,针对V2X应用提出了LTE-V技术解决方案,并推动了国内和国际LTE-V技术的标准化工作。目前,大唐已经完成了原型系统开发和技术验证,并在上海、重庆等地进行了设备部署和示范应用,示范了包括前车碰撞预警、道路湿滑预警、行人预警、交叉路口碰撞预警、车速引导在内的十余个车联网场景。

二、丰富业务应用,借5G东风开启万物互联时代

除此之外,牛纲还提到,随着5G技术在系统设备侧的研究推进,大唐还在加紧研发5G终端模拟器,全面模拟终端功能,协助5G系统设备进行全方位调测。大唐新的5G终端模拟器采用ACTA机箱,配备8天线,支持128*8的MIMO模式。先期可以支持6GHz以下的全频段、至少500MHz的处理带宽以及1000个以上用户的同时激活和接入,基本可以涵盖当前5G典型技术的验证。后续,该模拟器可通过扩充板卡模块来支持不断更新的5G技术以及更多用户的模拟,开展更全面的技术指标验证。

LTE-V采用了优化导频设计、基于SPS的分布式资源调度、高速移动频偏校准、快速AGC等技术,具备低时延、高可靠等特性特点,支持基本100ms业务时延,可根据业务需求配置20ms甚至更低的传输时延,分组可达率在99%以上,在无遮挡直视环境下传输距离可达1公里以上,可有效保障车联网主要安全类业务对时延和可靠性的要求。

2015年,5G明确了应用场景和关键指标要求,关键技术逐步收敛,标准化和商用时间表基本明确,全球已经形成5G研究的高潮与合力,形成了高效开放的研究组织和项目。大唐将5G作为未来战略发展的核心目标,集中最优势的研发力量投入5G研究与设备开发,在技术研究、产业推动、业务应用方向全面布局。其中在业务应用方向,大唐将充分考虑未来的产业化衔接,在完成技术验证的基础上,全面推动5G技术在各个领域的应用。

大唐早在2011年便率先启动了5G技术预研,全面开展5G技术场景和需求、5G愿景和关键能力、5G潜在关键技术研究。2013年,大唐发布了《5G白皮书》,提出了“演进、融合、创新”的技术路线,还指出了5G关键能力指标和取值。这些指标被国际电信联盟采纳为5G愿景和框架建议书中的技术指标,形成国际共识。2015年,大唐发布了《建设安全可信的网络空间》的5G网络安全白皮书,进一步展示了大唐持续致力于信息通信产业发展的最新成果。目前,大唐不仅取得了5G关键技术的重大突破,还积极参与了主要5G行业组织和联盟。未来,大唐将继续聚焦5G核心技术的研发与积累,携手产业界联合创新,共同推进5G的标准化和产业化进程。 图片 1

万物互联时代对各行各业都带来了巨大的机遇和挑战,大唐作为民族通信业的主要厂商之一,将责无旁贷推进5G技术研究和产业化进程,推动中国成为5G时代的引领者,让5G技术成为经济发展与转型升级的助推器。 图片 2

5G的大规模天线技术(Massive MIMO)为无人机的操控提供了无处不在的承载网络。借助5G低时延、高可靠的技术特性,大唐实现了无人机的精密远程操控。毫秒级的时延、超过99.9999%的高可靠性,使得用户可以通过手势精确控制无人机的起飞、降落、转向、悬停;通过佩戴虚拟现实头盔,用户还可以用眼睛控制无人飞机上摄像头的角度。此外,5G还具备高速率、大带宽的特点,无人飞机拍摄的全息影像数据可以实时回传到地面,使用户可以享有立体360度的浸入式感受。

同时,大唐在国内率先提出利用LTE-V技术作为支持未来汽车智能化、网联化的关键技术,来满足未来V2X应用乃至自动驾驶的需求。2014年6月,大唐成功研制出全球第一台LTE-V车联网设备,可支持车联网V2X自组织通信,并具有核心自主知识产权。2015年4月,在南京亚太智能交通论坛期间,大唐进行了基于LTE-V技术的车联网应用系统社会道路实景演示,展示了包含9辆车和3个路测节点的智能交通应用。大唐是目前为止业界唯一一家提供社会道路环境车路协同系统实景演示的企业。目前,大唐电信集团正在加速推进V2X产业化进程,积极参与国内V2X示范建设工作,联合产业链各方,推动开展V2X示范应用和规模试验,拓展面向自动驾驶的5G创新应用,达到低时延高可靠的目标。

未来,大唐将基于关键技术的创新,不断推动5G标准化的形成,5G产品的成熟,促进5G产业的良性发展。 图片 3

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