2016年5月31日,第一屆全球5G 大會(Global 5G Event)暨2016 IMT-2020(5G)大會在京召開。大唐電信集團基于在5G技術(shù)的整體布局,在本次大會上展示了一系列領(lǐng)先的5G特色技術(shù)。
當(dāng)前5G研究已經(jīng)進入技術(shù)驗證和標準化階段。大唐電信集團作為中國3G(TD-SCDMA)、4G(TD-LTE)標準領(lǐng)域的領(lǐng)先者,擁有多年的標準研究和技術(shù)開發(fā)積累,并率先進行了5G研發(fā)和布局。此次大會,大唐展示了其業(yè)界領(lǐng)先的5G綜合驗證平臺,該平臺具備充分的靈活性和處理能力,可通過靈活配置支持各種典型5G場景的多技術(shù)組合驗證,支撐5G的標準化和產(chǎn)業(yè)化。
在該驗證平臺上,大唐展示了領(lǐng)先的超大規(guī)模天線(Massive MIMO)技術(shù)、非正交多址接入(PDMA)技術(shù)和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。這是繼大唐2013年發(fā)布《5G白皮書》、2015年發(fā)布5G網(wǎng)絡(luò)安全白皮書(《建設(shè)安全可信的網(wǎng)絡(luò)空間》)后,在5G特色技術(shù)領(lǐng)域的又一次隆重亮相,體現(xiàn)了大唐的強勁技術(shù)實力。
下面針對三大特色技術(shù)進行進一步介紹:
天線技術(shù)
大規(guī)模天線(Massive MIMO),又稱為large-scale MIMO,由幾十至上千根天線構(gòu)成,利用大規(guī)模天線陣列帶來的陣列增益和多用戶復(fù)用增益,可以在相同的時頻資源上復(fù)用更多的用戶,并可以使小區(qū)平均頻譜效率和邊緣用戶的頻譜效率得到極大的提升。
通俗地講,大規(guī)模天線技術(shù)就是通過大幅增加天線數(shù),從而更加精確地分辨不同用戶,保證多個用戶使用相同的資源時相互之間的干擾足夠低,從而達到提升容量的目的。
大唐在多天線技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)方面有首屈一指的積累和優(yōu)勢,從3G到4G,再到5G,大唐始終引領(lǐng)著多天線技術(shù)的發(fā)展方向,并得到了工業(yè)界的認可。
在3G時代:大唐首次將智能天線用于移動通信系統(tǒng)1995年大唐開始智能天線用于公眾通信系統(tǒng)的研究與產(chǎn)業(yè)化隨著TD-SCDMA系統(tǒng)的部署,首次把智能天線技術(shù)引入公眾移動通信系統(tǒng)在4G LTE時代:大唐的智能天線技術(shù)拓展到多流波束賦形多流波束賦形技術(shù)實現(xiàn)了波束賦形與空間復(fù)用的深度融合多流波束賦形技術(shù)為多天線技術(shù)的持續(xù)發(fā)展以及更大規(guī)模天線的應(yīng)用指明了方向在5G關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)中:多天線技術(shù)進一步發(fā)展到大規(guī)模天線,大唐首家研制出256天線的5G Massive MIMO樣機大唐帶領(lǐng)國內(nèi)高校和企業(yè)成功申請了863 5G一期 5G無線傳輸課題,重點進行了大規(guī)模天線技術(shù)的基礎(chǔ)研究和原型平臺開發(fā)驗證工作2014年,大唐率先完成128天線3D-MIMO原理驗證2015年,首家推出256天線Massive MIMO樣機,標志著大唐在大規(guī)模天線上的領(lǐng)先地位鑒于大規(guī)模天線技術(shù)在提升系統(tǒng)頻譜利用效率、系統(tǒng)容量和用戶體驗方面的巨大潛力,大規(guī)模天線技術(shù)已經(jīng)成為5G公認的關(guān)鍵技術(shù)方向。
在未來的5G系統(tǒng)中,大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用主要包括:針對廣闊服務(wù)區(qū)域的宏覆蓋場景;針對高層建筑的覆蓋場景;針對室內(nèi)外熱點區(qū)域的覆蓋;針對大容量無線傳輸?shù)幕貍麈溌贰?/p>
大規(guī)模非正交多址接入技術(shù)(PDMA技術(shù))
非正交多址接入技術(shù)主要是用來突破正交多址接入技術(shù)的容量極限,最大限度地利用日益稀缺的頻譜資源。
以往移動通信系統(tǒng)以多址接入方式作為革新?lián)Q代的標志,例如,1G-4G分別采用了FDMA、TDMA、CDMA和OFDMA的正交多址接入。對于正交多址接入,用戶在發(fā)送端占用不同的無線資源,接收端易于使用線性接收機來進行多用戶檢測,復(fù)雜度較低,但系統(tǒng)容量會受限于可分割的正交資源數(shù)目。和4G相比,5G需要支持更大的容量,這意味著需要在已有正交資源基礎(chǔ)上進一步復(fù)用更多的用戶,造成用戶占用的無線資源不再正交,這便是非正交多址接入。
非正交多址接入需要在接收端引入非線性檢測來區(qū)分用戶,得益于器件的發(fā)展,目前非正交已經(jīng)從理論研究走向了實際應(yīng)用。理論上,非正交多址接入將完全突破正交多址接入的容量極限,能夠依據(jù)多用戶復(fù)用倍數(shù)來成倍地提升系統(tǒng)容量。
大唐自2008年開始率先在業(yè)界研究非正交多址接入技術(shù),提出了自主知識產(chǎn)權(quán)的PDMA圖樣分割非正交多址接入技術(shù)。PDMA技術(shù)能夠普適地應(yīng)用于5G系統(tǒng)的典型場景,最大限度地利用日益稀缺的頻譜資源。PDMA技術(shù)能夠提升移動寬帶應(yīng)用的頻譜效率和系統(tǒng)容量,提升大連接物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的連接數(shù),降低高可靠低時延通信應(yīng)用的時延和提升可靠性。
PDMA是業(yè)界提出最早、技術(shù)理論最全面的非正交多址技術(shù)。自2008年開始到2014年,大唐一直推動非正交多址接入技術(shù)的研究工作。2014年,應(yīng)業(yè)界專家建議,大唐在業(yè)內(nèi)第一次正式命名了PDMA(Pattern Division Multiple Access,圖樣分割多址接入)技術(shù)。
自2014年,大唐帶領(lǐng)國內(nèi)知名高校和科研院所聯(lián)合進行PDMA技術(shù)的研究與性能評估,在IMT-2020推進組主導(dǎo)了新型多址接入技術(shù)專題并提交了多份文稿,成功申請了863 5G二期課題“5G新型調(diào)制編碼和高效鏈路技術(shù)研發(fā)”。在國際上,PDMA技術(shù)也得到了業(yè)界的廣為認可,已被成功地納入ITU面向5G的新技術(shù)趨勢報告M.2243中。
目前,大唐已經(jīng)開發(fā)了PDMA技術(shù)的原型系統(tǒng),借助于多終端模擬器,能夠支持上行3倍接入用戶數(shù)的性能驗證,后續(xù)大唐還將向業(yè)界進行PDMA技術(shù)的更多場景應(yīng)用驗證。
車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
ITU在2015年確定了5G的應(yīng)用場景包括增強寬帶移動互聯(lián)網(wǎng)、低功耗廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)、低時延高可靠的物聯(lián)網(wǎng)三類。其中,低時延高可靠物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于對于一些特殊性能指標有嚴格要求的場景,比如未來的自動駕駛汽車和某些工業(yè)控制場景,需要實現(xiàn)毫秒級傳輸時延,同時還要求很高的傳輸可靠性,通過特定系統(tǒng)設(shè)計和物理層技術(shù),可以實現(xiàn)未來5G用于這類特殊場景的技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則是低時延高可靠場景的一個具體的應(yīng)用實例,通過終端直通技術(shù),可以實現(xiàn)汽車之間、汽車與路側(cè)設(shè)備間的通信,從而實現(xiàn)汽車主動安全控制與自動駕駛。
大唐在國內(nèi)率先提出利用LTE-V技術(shù)作為支持未來汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的關(guān)鍵技術(shù),需要滿足未來V2X應(yīng)用乃至自動駕駛的需求。
2014年6月,大唐成功研制出全球第一臺LTE-V車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,可支持車聯(lián)網(wǎng)V2X自組織通信,并具有核心自主知識產(chǎn)權(quán)。實現(xiàn)了交叉路口讓行、剎車告警、高優(yōu)先級車輛讓行、信息分享等典型V2X應(yīng)用場景。
2015年4月,在南京亞太智能交通論壇期間,大唐進行了基于LTE-V技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的社會道路實景演示,在社會道路環(huán)境下展示了包含9輛車和3個路側(cè)節(jié)點的智能交通應(yīng)用,這是業(yè)界唯一一家提供社會道路環(huán)境車路協(xié)同系統(tǒng)實景演示的企業(yè)。
目前,大唐電信集團正在加速推進V2X產(chǎn)業(yè)化進程。參與國內(nèi)V2X示范建設(shè)工作,聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈各方,推動開展V2X示范應(yīng)用和規(guī)模試驗,拓展面向自動駕駛的創(chuàng)新應(yīng)用(如輔助駕駛、車隊自動駕駛),達到低時延(千分之一秒)高可靠(99.999%)目標。
大唐圍繞LTE-V通信解決方案同步開展知識產(chǎn)權(quán)布局,在CCSA、3GPP相關(guān)標準組織的車路協(xié)同等方向開展標準化工作。在CCSA,牽頭并完成了車輛安全短程通信和車路協(xié)同系統(tǒng)安全兩個研究項目;聯(lián)合牽頭“基于LTE車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)總體技術(shù)要求”行標立項,聯(lián)合牽頭“智能交通車車-車路主動安全應(yīng)用的頻率需求和相關(guān)干擾共存研究”立項。在3GPP,聯(lián)合牽頭3GPP RAN LTE V2X技術(shù)研究項目以及標準化工作項目,擔(dān)任第二報告人。
以上若干關(guān)鍵技術(shù)的研究與突破,將對我國“3G突破、4G同步、5G引領(lǐng)”的戰(zhàn)略目標具有重要的推動作用。這些技術(shù)的演示和驗證,證明了我國在5G核心技術(shù)方面實現(xiàn)突破,將為我國在后續(xù)的5G標準化制定打下良好的基礎(chǔ)。
虛擬現(xiàn)實、遠程醫(yī)療、自動駕駛、智能制造,這些即將爆發(fā)的創(chuàng)新應(yīng)用,均依賴于萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)支撐,大唐本次展示的超大規(guī)模天線技術(shù)、PDMA非正交多址接入技術(shù)將明顯提升未來移動通信網(wǎng)絡(luò)的容量和更高的通信速率,為萬物互聯(lián)時代的到來提供關(guān)鍵核心技術(shù),進而極大改變未來的生活和生產(chǎn)方式,做到信息隨心所至,萬物觸手可及。
本次大會是在IMT-2020(5G)推進組、5G PPP、5GMF、5G Forum、5G Americas等機構(gòu)達成共識后,首次聯(lián)合主辦的第一屆全球5G大會,通過本次大會展示全球和我國5G研發(fā)進展,推動全球5G標準共識形成,促進全球5G產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用發(fā)展。大唐后續(xù)將在本次技術(shù)展示基礎(chǔ)上,針對5G典型應(yīng)用場景,陸續(xù)發(fā)布系統(tǒng)設(shè)備、測試儀表、終端設(shè)備、終端芯片等技術(shù)產(chǎn)品,為中國實現(xiàn)5G引領(lǐng)貢獻力量。
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