一般來說,無線基站的訊號覆蓋範圍只有幾公里,而5G基站的覆蓋範圍會更小。當我們乘坐高鐵旅行的時候,基站就會不斷的切換。也就是說,我們在這種高速移動的環境中,手機訊號會從一個基站小區通道切換到另一個基站小區通道,也就可能會導致訊號質量變差甚至掉線。下面我們來看看有沒有一種技術方案可以解決這些問題。
眾所周知,如上所述的高移動環境(例如高鐵)的通訊會遭受嚴重的多普勒擴充套件,導致當前 4G/5G 網路中廣泛採用的正交頻分複用 (OFDM) 調製效能的降低。物理知識理解起來太複雜,簡單的說,多普勒效應的意思就是手機運動的速度太快,訊號都追不上,當訊號到達的時候已經錯位了。
這個問題在不久前的IEEE 研討會討論過,期望6G網路中候選開發的OTFS(正交時頻空間)波形技術能成為有效的解決方案。相比傳統的時頻域OFDM,OTFS在時延多普勒域對通訊系統的描述可以獲得相對更稀疏更穩定的通道描述形式。如下圖是OTFS與OFDM的頻譜效率對比。
但是,對於我們當前的4G/5G網路,是否有一種“修復技術”可以應用在當前基於OFDM的4G/5G 的網路中,在透過使用MU-MIMO的網線中緩解高速通訊中的多普勒問題。
我們知道,在高速通訊場景中一組無線介質的反射器,其中一方是移動的,比如說手機,而另一些是靜態的天線。電磁波透過空氣傳播,有時電磁波會從每個反射器上反射,因此接收到的訊號將會是所有這些反射的疊加。
從數學上講,每個反射器都會給傳播的電磁波引入一個小失真。這個失真是時間延遲和多普勒頻移的組合。因此,整個通道是透過其組成反射器的時延多普勒特性來指定的。
傳統上,時延多普勒變數通常應用於雷達技術,以透過延遲(距離)和多普勒屬性(速度)來表示分離運動目標。當應用在通訊網路中時,我們也可以產生出一個“時延多普勒通道描述形式”。
這種通道描述形式是透過時間和頻率偏移操作的疊加來指定的,並反映了反射器的幾何形狀。其最重要的特性可能是它的變化遠比傳統時頻通道表示中經歷的快速相位變化要慢得多,如下圖所示,這種通道劣化過程的“減慢”對各種MU-MIMO網路具有重要意義。
總之,時延多普勒通道描述形式可以讓我們產生一個可靠的幾何通道模型,使得在高移動環境下能夠對時間和頻率上進行準確地學習和預測。當結合到MU-MIMO架構中時,它可以實現使用者智慧配對和SNR預測,從而提高任何波形的頻譜效率和效能。
其本質還是一種適用於行動網路的頻譜倍增技術,可在支援FDD和TDD以及任何一代網路中執行,無需更換現有手機、天線等設施。
在4G和5G的時延多普勒研究中,用於無線通訊的延遲多普勒的創新可以追溯到2010年,並從2018年開始可以提供將時延多普勒通道描述的軟體產品。這些軟體技術利用現有的上行鏈路參考訊號(例如SRS和DMRS)與週期性DL CQI 報告一起提取穩健的幾何資訊並計算下行鏈路SINR和預測下行鏈路CSI——即使在相距多達400MHz 的成對FDD頻譜上也是如此。
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