5G平滑演进之路

       4G在全球的规模商用方兴未艾，5G的研究早已如火如荼地展开。参照国际电信联盟ITU的时间计划，5G的规模商用将在2020年以后，LTE网络能否满足今后5年内飞速发展的数据业务需求，成为移动通信运营商关注的一个焦点。

　　在5G的研究方面，中兴通讯聚焦移动运营商今后3至5年内的核心诉求，于2014年6月率先提出了Pre5G的理念，引起业界热议。

　　Pre5G利用部分已具备商用条件的5G准核心技术，为商用LTE终端用户提供接近5G的接入体验，而且商用时间提前到2015年，可利用运营商现有的站点和频谱资源，成倍地提升在网用户的接入速率以及网络的整体容量，在5G标准化之前有效缓解数据流量剧增的挑战，帮助运营商抢占市场先机，获得更广阔的业务发展空间（见图1）。

　　从技术层面，Pre5G包含大规模天线阵列（Massive MIMO）、Pre5G超密网（Pre5G UDN）和多用户共享接入（Multi-User Shared Access）等核心技术（见图2）。

　　Massive MIMO是5G的核心技术之一，利用多天线空分复用成倍地提升频谱效率，增强网络覆盖和系统容量。Massive MIMO使用的天线数量超过100个，高出传统基站一个数量级，因而可以在系统和终端之间传输更多独立的数据流，从而成倍地提升频谱效率。仿真表明，128天线（64个独立通道）的Massive MIMO基站，其吞吐率可达到TD-LTE 8 天线基站的4~6倍，帮助运营商最大限度利用已有站址和频谱资源满足高速增长的数据业务需求。

　　中兴通讯采用创新的技术方案，使得商用的4G终端可以在Massive MIMO基站下使用，使用户在不换终端，不等待新的空口标准的情况下，提前体验到接近5G的性能。基站系统的总体容量提升后，在多用户同时接入的典型应用场景下，每个用户的平均速率均有4至6倍的提升，即使现阶段商用的4G终端无法支持更高的峰值速率，Massive MIMO基站也可以通过多用户MIMO的方式显著提升系统的整体容量。

　　此外，大规模的天线阵列可以实现精确的立体波束赋型和动态用户追踪，从而显著提升网络覆盖并降低对周边基站的干扰，可广泛应用于各种复杂的无线环境中。

　　Massive MIMO在提升频谱效率方面成效显著，但仅靠Massive MIMO技术还不足以满足指数增长的数据带宽需求。超密网Ultra Dense Network通过更为密集的小区组网（站间距只有几十米）来进一步提升局部区域的流量密度。

　　小区密度增加势必会引入严重的干扰问题，Pre5G UDN充分利用中兴通讯成熟的 pico RRU硬件平台和Cloud Radio软件云协同技术，并辅以自适应定向覆盖, 小区智能开启/关闭, 智能功率控制等技术，可高效解决密集组网场景下的干扰问题，使运营商能够将基站部署得更为密集，从而获取更高的系统容量。

　　MUSA是一种创新的多址接入技术，可突破正交技术的资源限制，允许更多的用户接入。3G CDMA利用码域的正交性，4G OFDM利用子载波的正交性有效规避了多用户之间的干扰问题，但系统接入容量同时受到正交码资源的制约。多用户共享接入技术MUSA充分利用了远、近用户的发射功率差异，在发射端使用非正交复数扩频序列对数据进行调制，并在接收端使用连续干扰消除算法滤除干扰，恢复每个用户的数据。多用户共享接入允许多个用户复用相同的空口自由度，因而可显著提升系统的资源复用能力。另外，由于无需保证用户之间的正交性，多用户共享接入方案无需空口的调度处理机制，非常适用于高密度、大容量的移动接入场景。理论仿真表明，中兴通讯设计的MUSA算法可以将无线接入网络的过载能力提升到300%以上，从而更好地满足5G时代万物互联的需求。

　　在Pre5G的实践方面，中兴通讯已经取得一系列阶段性成果，商用进展业界领先。

　　2014年11月，中兴通讯联合中国移动在深圳完成了全球首个TD-LTE Massive MIMO基站的预商用测试。该测试由中国移动研究院发起和组织，采用中兴通讯最新研制的64端口128天线Massive MIMO的基带射频一体化室外型基站，测试结果超出中国移动研究院的预期。

　　中兴通讯的Massive MIMO从设计之初就面向商用考虑，在体积、重量、成本、工程化、安装等方面作了很多周密设计。预商用Massive MIMO产品成功做到一个模块内部集成128天线，但整机迎风面积与普通8天线接近，彰显了中兴通讯在5G领域强大的研发和商用能力。

　　中国移动研究院黄宇红副院长表示：“中兴通讯完成了3D/Massive MIMO预商用外场测试，测试结果令人振奋，无论进度还是结果都超过了我们的预期，加快了技术商用验证的步伐，深层次地挖掘了TDD网络的技术优势，中国移动将继续与中兴通讯进一步加强3D/Massive MIMO及其他5G技术方面的合作。”

　　中兴通讯无线CTO向际鹰表示：“3D/Massive MIMO天线数接近甚至超过100根，高出传统基站一个数量级，听起来非常遥远，但中兴通讯通过一系列创新，把看似遥远的5G技术拉近到4G时代。大家普遍担心尺寸，但通过测试表明尺寸与8天线相当。中兴通讯提出的pre5G理念和大量技术创新，可以使4G终端提前体验到3D/Massive MIMO带来基于5G技术的业务体验。”

　　2015年1月，中兴通讯协与中国移动完成全球首个Pre5G Massive MIMO基站的多用户多流外场预商用测试。中兴通讯通过运用Pre5G的多用户多流空分复用技术，基于商用4G终端，创造了频谱效率和单载波容量的新记录，实测峰值达传统基站的3倍以上，平均值预计在5倍以上。

　　2015年3月，中兴通讯在巴塞罗那展会上发布了业界第一款可商用的Pre5G Massive MIMO基站产品，并进行了单载波频谱下超过400Mbps吞吐量的动态业务展示，该产品获得2014年度GTI“创新解决方案与应用大奖”，以此表彰中兴通讯pre5G Massive MIMO产品与解决方案在商用部署进程上取得的成就。

　　作为业界主流的无线产品和解决方案提供商，中兴通讯多年来一直致力于产品和方案创新，Massive MIMO成功的预商用测试再次展示了中兴通讯在5G关键技术研究方面的强大实力，也进一步践行了中兴通讯Pre5G的商业理念。