根據(jù)無線領(lǐng)域的專家們表示，預(yù)計在2020年以前，5G蜂巢式網(wǎng)路可望產(chǎn)生兩種新的空中介面，以及基于新興大規(guī)模 MIMO (Massive MIMO)技術(shù)的新天線設(shè)計。與此同時，LTE將突破Gbit/s瓶頸。

　　在日前由Wi-Fi業(yè)者Quantenna舉辦的‘The Future of Wireless Summit’大會上，英特爾(Intel)首席無線技術(shù)專家Kenneth Stewart在發(fā)表專題演講時指出，“我們應(yīng)該為毫米波頻段開發(fā)一種新的空中介面。同時，用于存取物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的另一種空中介面應(yīng)該也有一些機會。”

　　Stewart建議，在范圍廣泛的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，有些裝置可從量身定制的空中介面中受益，例如那些“在傳送之前不必同步的裝置……我們希望看到針對特殊用例的創(chuàng)新。”

　　Stewart 認為，LTE和WiFi在5G出現(xiàn)后仍會繼續(xù)存在很長一段時間。他介紹了一種2020年的無線晶片概念(圖1)：利用全套3G、4G和5G介面，除了 802.11ax Wi-Fi和藍牙5.0外，還支援多達60個LTE頻段。“我們認為要推出這樣的裝置基本上沒有什么困難。”

　　圖1：2020年時的無線晶片概念圖。

　　他并鼓勵大家發(fā)明適合使用這種晶片組的殺手級手機：“我們尚欠缺的是針對5G網(wǎng)路的裝置或使用者體驗，就像iPhone對3G或4G網(wǎng)路的推動作用——它必須先部署這些網(wǎng)路。我們還沒有見到能夠充分發(fā)揮未來5G網(wǎng)路優(yōu)勢的裝置。我們認為目前正存在著尋找和提供這種裝置的大好機會。”

　　與會專家們普遍同意5G的進展主要將取決于毫米波頻率和大規(guī)模MIMO天線的使用。Stewart強調(diào)，“5G的主要利益與優(yōu)勢均取決于28GHz至90GHz范圍內(nèi)的毫米波的應(yīng)用。”

　　英特爾已經(jīng)朝此方向邁進，推出了一款名為Maple Peak的60GHz WiGig產(chǎn)品。該產(chǎn)品主要用于無線筆記型電腦擴充基座，采用了一個2×8覆晶晶片鍵合的天線陣列。“其挑戰(zhàn)主要在于功效，目前在這個領(lǐng)域還有許多基礎(chǔ)工作要做。”

　　ITU則為5G網(wǎng)路制定了一系列的目標(見表1)，包括針對某些服務(wù)超過10Gbit/s的資料速率。“我們相信毫米波頻段的Wi-Fi和LTE能夠達到這個目標。”

　　表1：ITU的5G網(wǎng)路規(guī)定。

　　Stewart預(yù)期LTE將能在未來十年后達到Gbit/s的資料速率，“如果幸運的話，”手機也將能在相同頻段中使用諸如大規(guī)模MIMO等技術(shù)收發(fā)資料。 被譽為‘大規(guī)模MIMO之父’的貝爾實驗室(Bell Labs)科學(xué)家Thomas Marzetta在大會的一場專題討論中介紹這項技術(shù)的最新研究進展。其中的一項實驗利用675支天線成功地為10位使用者提供Gbit/s級的速率。另一次實驗則為同一蜂巢式網(wǎng)路中的每位用戶提供5Gbit/s的速率，即使位于蜂巢式網(wǎng)路邊緣的用戶也能達到這個速率。

　　Marzetta表示，“我們還沒聽說過使用相對更小的頻譜。畢竟10倍的提升并不容易達到，而大規(guī)模MIMO能夠輕松升級甚至超過10倍的改善，而且不需要復(fù)雜的訊號解碼。”

　　大規(guī)模MIMO技術(shù)預(yù)計將淘汰當今使用的點對點MIMO系統(tǒng)，而且可能不再需要使用小型蜂巢式基地臺，Marzetta指出，“我認為LTE和Wi-Fi如果無法轉(zhuǎn)型至大規(guī)模MIMO的話，可能就必須準備提前退場了。”

　　不過，Stewart指出，要以較低成本搭建具有一致性能的這種天線陣列，目前仍面臨許多艱巨的挑戰(zhàn)，“針對這項技術(shù)，目前在資訊理論和建置團隊之間仍然缺乏有效的溝通。”

　　Marzetta也表示，大規(guī)模MIMO在他的母公司阿爾卡特-朗訊(Alcatel-Lucent)也仍然是一個研究課題。小型蜂巢式基地臺仍是該公司發(fā)展策略的重要基礎(chǔ)。

　　有‘MIMO之父’尊稱的史丹佛大學(xué)教授Arogyasawami Paulraj表示，當今的802.11ac可支援下行鏈路通道的多用戶MIMO，但Quantenna等公司必須推動對于上行鏈路的支援，才能滿足像體育館等應(yīng)用。

　　新興大規(guī)模MIMO技術(shù)是毫米波傳輸中波束成型技術(shù)的關(guān)鍵。毫米波可以穿過植物等可能使訊號衰減達8至10dB的障礙物，Paulraj指出。他表示目前已經(jīng)與美國監(jiān)管部門就支援毫米波波束成形技術(shù)所需的規(guī)程修改進行了磋商。

　　在5G網(wǎng)路中，資料可能在寬頻毫米波通道上傳輸，而控制訊號則走較慢的3G網(wǎng)路，他補充道。“但不管會遇到什么問題，毫米波頻率肯定會得到應(yīng)用，雖然一開始可能會出現(xiàn)較大吞吐量時有時無的情形。”

　　英特爾的Stewart和Paulraj一致認為，5G將會由多種技術(shù)共同組成，包括大規(guī)模MIMO LTE、多種Wi-Fi，甚至藍牙。

　　“1G、2G、3G和4G的推動力來自頻譜效率和吞吐量的成長，但5G更加關(guān)注于多種頻譜和技術(shù)的整合，以便為用戶帶來一個統(tǒng)一的網(wǎng)路介面。”Stewart表示，“要在上層網(wǎng)路整合所有的技術(shù)于單一流程，目前還面臨著重大的挑戰(zhàn)。”

　　圖2：隨著新的5G網(wǎng)路興起，原有的空中介面仍將繼續(xù)使用一段時間。