5G 研究人員在頻譜利用率上創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄

　　一支 5G 研究團(tuán)隊(duì)在頻譜利用率上創(chuàng)造了一項(xiàng)新的世界紀(jì)錄。他們實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的技術(shù)是大規(guī)模 MIMO(多入多出)天線陣列，這項(xiàng)技術(shù)主要是在基站側(cè)布置大量的天線。同時(shí)，這次實(shí)驗(yàn)的成功也說明了，無線通信工程師可以采用大規(guī)模 MIMO 天線陣列技術(shù)來提升網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)支持更多的智能手機(jī)接入。

　　在周三的實(shí)驗(yàn)中，這個(gè)小組實(shí)現(xiàn)了 22 個(gè)用戶每 Hz 下 145bps 的傳輸速率，每一個(gè)用戶數(shù)據(jù)采用了 256QAM 調(diào)制方式，在 3.51GHz 頻段下的 20MHz 共享信道，采用 128 天線大規(guī)模 MIMO 天線陣列技術(shù)。這意味著相比于現(xiàn)有的 4G 網(wǎng)絡(luò)，頻譜效率提升了 22 倍。

　　來自布里斯托大學(xué)和瑞典蘭德大學(xué) 8 名研究者和博士后，在英國(guó)布里斯托大學(xué)校園一座建筑的中庭上層完成了這項(xiàng)演示。這個(gè)團(tuán)隊(duì)是由Mark Beach 負(fù)責(zé)，他是布里斯托大學(xué)的一名通信系統(tǒng)工程師。

　　Mark Beach 說：「把這些設(shè)備聚集在一起有著很大的挑戰(zhàn)，在使這些設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中碰到了很多意外的事情，主要是線」。

　　根據(jù)最新的結(jié)果，這個(gè)團(tuán)隊(duì)打破了他們?cè)缜?5 月實(shí)現(xiàn)的 12 個(gè)用戶每 Hz 下 79.4bps 的傳輸速率，和 Facebook 在 4 月利用 96 根天線陣列實(shí)現(xiàn)的 24 個(gè)用戶每 Hz 下 71bps 的傳輸速率的記錄。另一方面，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種新的天線陣列，該陣列主要是應(yīng)用在城市高度密集的基站中。他們專注于研究大規(guī)模 MIMO 是出于一個(gè)不同的目的，他們希望該技術(shù)能夠?qū)⒁苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋偏遠(yuǎn)地區(qū)。

　　在未來，用戶希望能夠在 5G 提供的即時(shí)信息中交換更多的信息。但是目前正面臨著頻譜資源緊張，無線通信工程師需要找到在現(xiàn)有可用的頻譜下更有效率傳輸信息的解決方法，從而使用戶感受不到延遲。

　　為了解決這個(gè)問題，許多研究團(tuán)體開始關(guān)注大規(guī)模 MIMO 技術(shù)，該技術(shù)可以一次同時(shí)傳輸多個(gè)輸入和輸出信息流。相比于傳統(tǒng)基站依靠四天線，有幾十根天線的大規(guī)模 MIMO 陣列借助信號(hào)處理找到最佳和最快的方式將信息路由到預(yù)期的目的地。

　　通信產(chǎn)業(yè)界此前已經(jīng)表示，要實(shí)現(xiàn) 5G 預(yù)期的功能需要將頻譜利用率提升 1000 倍。不是所有的提升都是通過大規(guī)模 MIMO 來實(shí)現(xiàn)，目前很多 5G 研究團(tuán)體也在研究包括毫米波和波束成形在內(nèi)的技術(shù)。

　　瑞典林雪平大學(xué)通信系統(tǒng)研究部門的負(fù)責(zé)人 Erik Larsson指出，這些新的測(cè)試數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)性的，并不是在真實(shí)的場(chǎng)景下。他們是在一個(gè)沒有來自其它基站信號(hào)干擾的環(huán)境下測(cè)試的，并且用戶是處于靜止的，而在現(xiàn)實(shí)中，人們和他們的手機(jī)經(jīng)常處于移動(dòng)中。

　　然而，Larsson 表示這次測(cè)試結(jié)果依然非常有意義，并說：「這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果給我留下了深刻的印象，我認(rèn)為他們證明了這項(xiàng)具有潛力的大規(guī)模 MIMO 是 5G 一項(xiàng)可擴(kuò)展的關(guān)鍵技術(shù)。」

　　在這次的演示中，這個(gè)團(tuán)隊(duì)使用了美國(guó)國(guó)家儀器的可擴(kuò)展樣機(jī)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)是由 LabVIEW 軟件和 PXI 硬件構(gòu)成。這個(gè)設(shè)備通過布里斯托大學(xué)和當(dāng)?shù)爻鞘欣硎聲?huì)合作關(guān)系提供，這作為將布里斯托作為無線技術(shù)試驗(yàn)臺(tái)倡議的一部分。