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现在的5G有缺陷!最重要的技术无法商用

 华叔聊科技 2021-01-21

之前华叔都聊过5G最重要的几项技术,要实现真正的5G网络,这5项技术都缺一不可,就像我们最后聊到的全双工(Full Duplex),没了它,5G是无法展现它独有的特性。

全双工是一种通讯模式,解决了电磁互易性所产生的问题,才可以实现真正的全双工。

在蜂窝网络中,根据电磁互易性原理,手机的发射机和接收机不能同时工作再相同的频率,否则手机自己发送的信号会对自己的接收机产生极强的自干扰,直接导致接收机无法提取有用信号。

4G时代,TDD-LTE采用时分双工,FDD-LTE采用频分双工。

注:TDD指上下行传输采用同一个信道,主要优势在于收发间不会产生干扰、上下行信道切换灵活等;FDD采用两个独立的信道可以同时进行数据传输,主要优势在通信速度高、抗外部干扰性能更好等。


这就是为什么,直到现在,无论是时分双工还是频分双工都以牺牲效率或频谱为代价,为了解决这个问题,工程师设计出硅晶体管,其作用类似于高速开关,使得信号基本上是相互绕过对方。

全双工简单的说就是集成了时分双工和频分双工的优点,实现鱼和熊掌可以兼得。

实现全双工后,频谱利用率将是原来的2倍,也就是说,在频谱资源保持不变的情况下,基本上可以支持2倍数量的设备,全双工不仅适用于第5代移动设备,而且同样适用于新的4G设备。

全双工有一个缺点,那些“烦人”回声产生更多的信号干扰,当发射器发射信号时,该信号更接近设备的天线,因此比它接收的任何信号更强大。只有采用特殊的回声消除技术,才能期望天线同时说话和收听。

2016年,中国5G技术研发试验第一阶段相关测试,中国移动联合合作伙伴开展了基于4G框架的5G单点候选技术的验证和测试,涉及的技术包括3D-MIMO(大规模天线)、以用户为中心的网络、新型多址、新型编码、全双工等。

利用全双工技术,通信的收发双方同时发射和接收信号,与传统的TDD和FDD双工方式相比,在相同的频谱上可使空口频谱效率提高1倍,使得频谱资源的使用更加灵活。然而,全双工技术需要具备极高的干扰消除能力,这对干扰消除技术提出了极大挑战,同时还存在相邻小区同频干扰问题。从此次测试结果看,全双工组网仍存挑战,基站间干扰和终端间干扰很难解决,专家也坦言,目前仍然没有看到破解的思路。

现时,全双工也只停留在实验室,无法商用。因此,仍然只能拿老技术——时分或频分双工凑合着用,继续FDD双通道传送数据,将无法增加1倍的频谱利用,最多只能通过增加天线数量弥补缺失,难以取得实质性突破。

在5G的多项核心技术——多址、多天线、频率复用、编码、全双工等不是无法商用,就是存在理论缺陷,或者增益微乎其微,5G发展还在漫漫长路,需要更多时间对技术研发和突破。

不黑不吹,华叔下次继续说说5G遇到的难题。

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