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6G nicht-zellulare drahtlose MIMO-Übertragungstechnologie im großen Maßstab

Erscheinungsdatum: 2021Quelle des Autors: KinghelmAufrufe: 832


01     
6g-Thema (2021- Nr. 4)    

6G-orientierte drahtlose MIMO-Übertragungstechnologie ohne Wabenstruktur im großen Maßstab *

Wang Dongming 1, 2

(1. National Key Laboratory of Mobile Communications, Southeast University, Nanjing 210096, China; 2. Netzwerkkommunikation und Sicherheit Zikinshan Laboratory, Jiangsu Nanjing 2111111, China)


*Fondsprojekt: Nationaler Forschungs- und Entwicklungsplan für Wissenschaft und Technologie (2020YFB1807200)


[Zusammenfassung] Keine der Zellen ist eine neue Art von Netzwerkmethode, die wichtige Unterstützung für 6G mit ultrahoher Spitzenrate, ultrahoher Spektrumseffizienz, massiver Verbindung sowie extrem geringer Zeitverzögerung und ultrahoher zuverlässiger Übertragung bietet. Die drahtlose Übertragungstechnologie in 6G-zugewandten nicht-zellularen Groß-MIMO-Systemen, einschließlich Hochfrequenzabschnitten und Niederfrequenzbändern, Groß-MIMOs und netzwerkgestütztem Vollduplex usw., die Engpässe, mit denen zellulare Systeme konfrontiert sind, einschließlich Kanalinformationserfassung, verteiltes Transceiver-Design, Cross-Link-Interferenz usw. sowie einige Lösungen für Ideen und neue Forschungsrichtungen.

[Schlüsselwörter] 6G-Funkübertragungstechnologie; MIMO; kein Waben-Großformat-MIMO


doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2021.04.002        

CLC-Nummer: TN929.5 Dokumentenzeichencode: a 

Artikelnummer: 1006-1010 (2021) 04-0010-06

Zitatformat: Wang Dongming. Drahtlose Übertragungstechnologie für 6G-Nicht-Waben-MIMO-Funkübertragungstechnologie im großen Maßstab [J]. Mobile Kommunikation, 2021, 45 (4): 10-15.


 

 

 

 


 Einleitung


Das 5G-Mobilkommunikationssystem hat eine kommerzialisierte Einführung und seine kontinuierliche Weiterentwicklung wird in die tiefe Wirtschaftsökonomie integriert und eine gute 5G-Branchenökologie bilden. In diesem Zusammenhang planen internationale Organisationen und Regierungen die Einführung von 6G-Mobilkommunikationssystemen. Obwohl 6G derzeit keine einheitlichen Definitionen hat, gibt es einige Initiativen für Anwendungsszenarien, technische Trends und Schlüsselindikatoren [1].Am 6. Juni 2021 hat die Fördergruppe IMT-2030 (6G) meines Landes offiziell die Fördergruppe IMT-6 (2G) des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie gegründet veröffentlichtes White Paper „6G-Gesamtvision und potenzielle Schlüsseltechnologie“ [6], das die 10G-Gesamtvision und acht Geschäftsanwendungsszenarien sowie entsprechende Indikatoranforderungen kombiniert. Einige wichtige technische Indikatoren von 100G, darunter: Die Spitzenübertragungsrate des Systems wird das Tbit erreichen / S-Level erreicht die Benutzererfahrungsrate 99.999 Gbit/s, und die Zeit, die gleichzeitig auf 99 μs ansteigt, erreicht die Zuverlässigkeit 6 5 % usw. Und stellt zehn Schlüsseltechnologien vor und weist darauf hin, dass XNUMXG das Potenzial weiterhin ausschöpfen wird Niederfrequenzabschnitte in XNUMXG verbessern die Spektrumseffizienz des Systems; Das Millimeterwellen-Frequenzband für die Tiefenbearbeitung verbessert die Übertragungsrate und die Robustheit des Systems, und das optische Band von Taihaz erweitert die Spektrumsressourcen der drahtlosen Kommunikation und bietet mobile Kommunikationsdienste mit extrem hoher Kapazität und großem Umfang.


Die drahtlose Übertragungstechnologie mit leerem Port war in der Vergangenheit immer eine Verkörperung der Kernfunktionen des Mobilkommunikationssystems und ist auch der wichtigste technische Weg zur Erreichung von 6G-Schlüsselindikatoren. Im Spektrum, das im bestehenden 5G verwendet wird (einschließlich Millimeter- und Sub-6-GHz-Bändern), ist der Mangel an Spektrumressourcen immer noch sehr ausgeprägt und die spektrale Effizienz muss weiter verbessert werden.


Mehrantennentechnologie und intensive Netzwerke als Hauptmethode zur Verbesserung der spektralen Effizienz werden in 3G bis 5G häufig eingesetzt. Die Anzahl der Sendeantennen der Basisstation steigt von 2 auf 5G-Anwendungen auf 5G-Anwendungen 64 oder sogar 128, und auch die Zellteilung ist von Makro. , Mikrozelle zu Pikozelle. Allerdings ist die spektrale Effizienz des 5G-Systems aufgrund des Problems der physischen Implementierung im zentralisierten System und des Interferenzproblems bei der Zellaufteilung nicht nachhaltig. Daher ist es notwendig, die traditionelle Wabenstruktur und die kleinteilige Denkweise zu durchbrechen und eine neue Art von Mobilfunknetz und die entsprechende groß angelegte kollaborative MIMO-Übertragungstechnologie zu nutzen [3].


Aufgrund der Low-Band-Spektrumsressourcen sind die Erweiterungsspektrumsressourcen die einfachste Möglichkeit, die Spitzenrate zu erhöhen, und daher ist Terahertz von der 5G-Millimeterwelle zum höheren Frequenzband eine wichtige Lösung für die 6G-Spitzenrate. Allerdings ist das Hochband breitbandig, nahezu optisch und leicht zu verdecken, so dass es bei mobilen Kommunikationsanwendungen zahlreichen technischen Herausforderungen gegenübersteht. Unter der Mobilfunkarchitektur ist es durch kollaborative Übertragung möglich, das Problem, dass Hochfrequenzbänder leicht blockiert werden können, wirksam zu lösen und die Robustheit der Verbindung zu verbessern.


In diesem Artikel wird zunächst die Beziehung zwischen nicht festgeschriebenem MIMO im großen Maßstab und Technologie vorgestellt. Anschließend werden Schlüsseltechnologien mit drahtloser Übertragung im großen Maßstab ohne Zellen vorgestellt und die zukünftige Forschungsrichtung des zellulären MIMO im großen Maßstab erörtert.


1 Entwicklung der Mehrantennentechnologie und technische Prinzipien des Mobilfunksystems


1.1 Entwicklung der Mehrantennentechnologie

Die Mehrantennentechnologie ist eine wirksame Möglichkeit, die spektrale Effizienz drahtloser Kommunikationssysteme zu verbessern. Von 2G bis 5G beträgt die Anzahl der empfangenen Basisstationsantennen 64, 64 werden von 1 bis 16 ausgegeben, der Datenstrom der parallelen Übertragung von 1 bis 16, und die Spektrumseffizienz des Systems ist ebenfalls groß. Heben. Wie in den Abbildungen 1 (a) bis (c) dargestellt, hat die Mehrantennentechnologie von 3G bis 5G auch Punkt-MIMO, Punkt-zu-Punkt-Mehrbenutzer-MIMO und verteiltes Mehrpunkt-Mehrbenutzer-MIMO überschritten. Kommerzielles 5G nutzt eine Small-to-Point-MIMO-Technologie im Indoor-Szenario, eine Large-Scale-MIMO im Outdoor-Makro, Honeycomb im Outdoor-Makro. Das kleine 5G-Mobilfunknetz verbessert die Abdeckung und Übertragungsraten durch den intensiven Einsatz von Kraftwerken mit geringem Stromverbrauch, sein Interferenzproblem lässt sich jedoch nur schwer weiter verschärfen. Das groß angelegte 5G-MIMO kann die spektrale Effizienz erheblich steigern, gleichzeitig sind jedoch sein Stromverbrauch, sein Gewicht und seine Kosten hoch, und der Engpass wird durch eine weitere Steigerung der Leistung der Einzelstationsantenne behoben.



Beim Einsatz des zellularen Mobilkommunikationssystems kann die Remote Wireless Unit (RRU) des Glasfasergitters verbessert werden. Eine einfache Möglichkeit besteht darin, der Basisbandeinheit (BBU) der Basisstation unterschiedliche Zeit-Frequenz-Ressourcen für verschiedene Benutzer zuzuweisen. Wenn der Uplink die Basisbandsignale mehrerer RRUs empfängt, werden sie an BBUs gesendet, und beim Senden werden mehrere RRUs gesendet. Das gleiche Signal. Diese gemeinsame Community-Implementierung wird immer noch häufig bei der 5G-Einführung in kleinen Wabenstrukturen und auch beim Konzept früher verteilter Antennensysteme verwendet. Wenn die empfangenen Signale der mehreren RRUs für die BBU transparent sind, wird Mehrbenutzer-verteiltes MIMO (wie in Abbildung 1 (c) gezeigt) verwendet, um eine räumliche Multiplexverstärkung zu erhalten Makrosatz. Anders als bei einer gemeinsamen Community-Implementierung können mehrere Benutzer von verteiltem MIMO dieselben Zeit-Frequenz-Ressourcen gemeinsam nutzen und dann die spektrale Effizienz des Systems erheblich verbessern [1].


1.2 COMP, C-RAN, verteiltes MIMO und nicht-zellulares System

Die Anwendung des RRU und die Anwendung des Cloud Wireless Access Network (Cloud-Ran) bieten eine Unterstützung für die verteilte Zusammenarbeitsübertragung. C-RAN führt das Konzept des Basisband-Pools ein und sammelt die Basisbandsignale mehrerer RRUs in Basisband-Pools, wodurch die Flexibilität des Systems erhöht und die Bereitstellungskosten gesenkt werden. C-RAN ist eine Bereitstellung und Implementierung eines drahtlosen Zugangsnetzwerks, das kollaborative Übertragung oder nicht kooperative Übertragung unterstützt. Derzeit wird im kommerziellen Einsatz von 4G und 5G C-RAN die kooperative Übertragung der gemeinsamen Verarbeitung nicht verwendet.


Mit 4G wurde die CoMP-Technologie (Collaborative Multi Point Transmission) eingeführt. Der CoMP ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen mehreren Zugangspunkten in einer Zelle und die Zusammenarbeit mehrerer Standorte in der Zelle. Die COMP-Kollaborationstransporttechnologie umfasst gemeinsame Verarbeitung, Interferenzkoordination, kollaboratives Beamforming und kollaborative Terminplanung. Allerdings basiert die mit 4G eingeführte CoMP-Technologie immer noch auf der Mobilfunkimplementierung, und aufgrund der begrenzten Kapazität der Interaktionen zwischen Standorten ist die Anzahl der kollaborativen Knoten und Antennen begrenzt, und die Vorteile von CoMP wurden nicht genutzt.


Die Infrastruktur von Nicht-Waben-MIMO im großen Maßstab hängt immer noch von der verteilten RRU-Bereitstellung ab, theoretisch einem verteilten MIMO für mehrere Benutzer. Es gibt ein zellulares System, das für die zentrale Verarbeitung und die verteilte Verarbeitung verwendet werden kann. Die zentralisierte Verarbeitung kann durch C-RAN bereitgestellt werden, ein Basisbandsignal mehrerer RRUs zur Aggregation in einem zentralen BBU-Pool, der gemeinsam im BBU-Pool verarbeitet wird. Theoretisch kann diese zentralisierte Implementierung eine optimale Leistung erzielen [4]. Aufgrund des Engpasses in der Signalverarbeitungsfähigkeit des BBU-Pools ist es jedoch schwierig, eine unbegrenzte Erweiterung des „nichtzellularen“ Maßstabs zu erreichen.


1.3 Skalierbares, nicht festgeschriebenes MIMO im großen Maßstab

Abbildung 2 zeigt eine erweiterbare Implementierung ohne Mobilfunk-Uplink-Übertragungsverfahren [5]. Es gibt K Benutzer im System mit n Einzelantennen-RRUs. Für die Uplink-Übertragung kann an jeder RRU ihr Empfangssignal Yn in der Vorzeile abgerufen werden, das anfängliche Erkennungsergebnis des K-Benutzersignals SK kann erhalten werden, und nach der Quantifizierung des Erkennungsergebnisses wird die Basisbandverarbeitungseinheit der nächsten Ebene nach Bedarf übertragen. . In der Basisbandverarbeitungseinheit können die von mehreren RRUs gesendeten Erkennungsergebnisse eines bestimmten Benutzers zusammengeführt und das endgültige Erkennungsergebnis des Benutzers erhalten werden.



Die oben implementierte Art und Weise hat die folgenden Vorteile:

(1)Verteilter Kohärenzempfang in der RRU-Implementierung, keine Interaktion mit anderen RRUs erforderlich;

(2)Theoretisch tendiert die Zahl N n dazu, unendlich zu sein, selbst wenn die konjugierte Multiplikation einfacher Kanäle erfolgt, und die Benutzerinterferenz kann immer noch beseitigt werden;

(3)Mit der Unterstützung des Vorwärtsnetzwerks kann der Benutzer in verschiedenen Basisbandzellen implementiert werden und eine beliebige Erweiterung der RRU-Größe und der Benutzergröße realisiert werden. Daher ist die oben erwähnte nicht-zelluläre Implementierungsmethode skalierbar.


Für den Downlink können wir weiterhin die in Abbildung 2 gezeigte skalierbare Implementierung verwenden. Es ist ersichtlich, dass bei der verteilten Implementierung der Kerngedanke darin besteht, dass der Transceiver in kohärente Empfangs-/Sende- und Signalzusammenführungs-/Verteilungsmodule unterteilt ist. Theoretisch können die beiden Module verteilt und der Systemumfang erweitert werden. Im Vergleich zur zentralisierten Verteilungsimplementierung gibt es jedoch auch folgende Probleme:


(1)Eine zentrale Implementierung kann bessere Empfänger und eine bessere Vorcodierung übernehmen, sodass eine zentrale Konzentration eine bessere Leistung als eine verteilte Implementierung erzielen kann.


(2)Die verteilte Implementierung kann eine Erhöhung des Vorgängers initiieren, wie in Abbildung gezeigt. Jede RRU muss die Erkennungsausgabe jedes Benutzers an die nächste Ebene senden, da der Overhead vor der Übertragung erheblich erhöht wird.


Wie oben beschrieben, ist ersichtlich, dass es sich bei Waben-MIMO im großen Maßstab um verteiltes MIMO handelt, eine Implementierungsarchitektur von COMP, die sich in gewisser Weise von C-RAN unterscheidet. Im Folgenden stellen wir die Herausforderungen und Schlüsseltechnologien vor, die kein Waben-Großformat-MIMO in Hochfrequenzabschnitten und Niederfrequenzbändern aufweisen.


2 Low-Band-MIMO-Schlüsseltechnologie ohne Wabenstruktur im großen Maßstab


Im Niederfrequenzband von SUB-6 GHz weisen die Kanäle von Large-Scale Distributed MIMO die folgenden Eigenschaften auf:

(1)Mehrere Benutzer unterscheiden sich von mehreren Knoten, was zu größeren Änderungen im Frequenzbereich führt.

(2)Die Verbindung mehrerer Benutzer mit mehreren Doppler-Knoten ist nicht dasselbe, und wenn sich der Benutzer bewegt, ändert sich der Kanal im Zeitbereich.

(3)Der Benutzer und der Knoten sind groß, was zu einer großen Kanalmatrixdimension führt. Die oben genannten drei Merkmale führen zu Herausforderungen, dem Design der Übertragungsmethode usw. in den drei Merkmalen der drei Merkmale.


2.1 Kanalinformationserfassungstechnologie

Der Zeitduplexmodus kann verwendet werden, um den leeren Kanal zu nutzen, und die Downlink-Kanalinformationen werden gemäß der Uplink-Erkennung erhalten, wodurch die Schwierigkeit der Erfassung von Downlink-Kanalinformationen verringert wird. Daher spielt die intermodulare Kalibrierung des Nullpunkts eine wichtige Rolle. Mit der Weiterentwicklung der Hochfrequenz-Chip-Technologie ist die Konsistenz mehrerer Kanäle innerhalb einer einzelnen RRU ausgereifter. Allerdings ist die Null-Port-Kalibrierung zwischen mehreren RRUs erforderlich, da es sich um ein Mobilfunksystem handelt. Da der Abstand zwischen den RRUs groß ist, müssen leistungsstarke Kalibrierungsalgorithmen untersucht werden, beispielsweise die von [6] vorgeschlagene iterative Koordinatenabfallerkennung der iterativen Koordinaten. Da es bei der tatsächlichen Bereitstellung schwierig ist, eine Vielzahl von RRUs zu realisieren, muss die kombinierte Downlink-Vorcodierung außerdem Taktabweichungen zwischen den RRUs berücksichtigen. Unter Berücksichtigung der Taktabweichung zwischen den RRUs kann die Impfsignalschätzung und -verfolgung verwendet werden, und das Impfsignal zwischen den Design-RRUs ist erforderlich, und die Taktsynchronisation und die Transkordabilitätskalibrierung werden realisiert. Glücklicherweise kann aufgrund der flexiblen Rahmenstruktur von 5G NR das Signal eines leeren Ports zwischen der RRU für das Terminal transparent sein.


Wenn es mehr als eine große Anzahl von Benutzern gibt, ist der Pilot-Overhead des Uplink-Erkennungskanals ein wichtiges Problem. Da die Kanalleistungsdomäne spärlich ist, kann die Pilot-Wiederverwendungstechnik verwendet werden, um den Pilot-Overhead zu reduzieren [4]. Für Uplink-Datenkanäle müssen wir die Verzögerung zwischen mehreren Benutzern und mehreren RRUs, Doppler und anderen Statistiken mithilfe parametrisierter Kanalschätzungsmethoden schätzen und eine genauere Demodulationsreferenzsignalkanalschätzung erhalten.


Das Downlink-Kanalstatusinformationsreferenzsignal (CSI-RS) ist ein wichtiges Hilfsmittel für die Kanalschätzung von gemeinsam genutzten Downlink-Kanälen. Durch die Verfolgung von Referenzsignalen (TRS) mithilfe von Terminal Transparent können statistische Eigenschaften mehrerer RRU-Verbundkanäle erzielt werden. Wenn jedoch kein groß angelegtes Mobilfunk-MIMO-System mit benutzerzentrierter Übertragungsmethode [7] vorhanden ist, werden nur teilweise RRUs vom Benutzer bedient, wobei herkömmliches TRS verwendet wird, was zu statistischen Charakteristikmessungen führen kann. Passend. Daher ist es im benutzerzentrierten nicht-zellulären MIMO-Großsystem erforderlich, die CSI-RS-Konfiguration und das Design zu untersuchen.


2.2 Verteilte Übertragungsmethode

Um eine unbegrenzte Erweiterung von Nicht-Waben zu erreichen, müssen verteilte kollaborative Empfänger und Vorcodierung berücksichtigt werden. Bei Uplink-Empfängern kann die unabhängige Mehrbenutzererkennung durch die unabhängige Mehrbenutzererkennung auf der RRU-Seite getrennt werden, und die Mehrbenutzererkennung kann maximal als Zusammenführung, Null, minimaler mittlerer quadratischer Fehler, maximale Wahrscheinlichkeit und andere Empfänger erfolgen. Das Benutzersignal wird nach der Mehrbenutzererkennung auf die nächste Ebene quantifiziert, um die Zusammenführung der Benutzersignale durchzuführen. Für die Downlink-Vorkodierung kann die RRU zur Übertragung, zum Erzwingen einer Null-Vorkodierung oder zur Regularisierung der Null-Vorkodierung verwendet werden. Wenn man bedenkt, dass der Overhead des unabhängigen Empfängers oder der Vorcodierung vor der Übertragung groß ist, ist die Leistung schlecht, und die Leistung der Teil-RRU in Kombination mit einem großen Empfänger oder der Teil-RRU in Kombination mit der Vorcodierung ist erforderlich.


Wie bereits erwähnt, hat sich die Zeitfrequenz des gesamten Kanals geändert. Die Schwierigkeit bei der Verwendung gemeinsamer Vorkodierung und Empfänger liegt in der Komplexität der Implementierung. Wenn beispielsweise mehrere Teilbänder dieselbe Vorcodierung verwenden, darf das Teilband nicht zu breit sein. Wenn die Interferenz von [4] zur Unterdrückung des Empfängers verwendet wird, darf die Teilbandbreite derselben Interferenzunterdrückungsmatrix nicht zu groß sein.


Es gibt auch Leistungssteuerung und Downlink-Mehrbenutzer-Leistungszuweisung, die mit der oberen Downlink-Übertragung verbunden sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen zentralisierten MIMOs wird die Upstream-Leistungssteuerung für die QoS-Anforderungen des Endgeräts für das Mobilfunksystem erreicht. Es gibt weitere Untersuchungen zur nachgelagerten Stromverteilung von kollaborativem MIMO. Für Mobilfunksysteme ist jedoch die Skalierbarkeit des Algorithmus erforderlich. Wenn die Multi-RRU außerdem mit der Vorcodierung kombiniert wird, muss bei der Leistungszuweisung die Leistungsbeschränkung jeder RRU berücksichtigt werden. Dokument [8] schlug eine skalierbare Stromverteilungsmethode vor, die durch einen Greedy-Algorithmus implementiert wird.


Bei der Verwendung des benutzerzentrierten nichtzellularen Systems ist es auch notwendig, die Verbindung zwischen Benutzer und RRU zu untersuchen. Aufgrund der Multi-Node-Kollaborationsfähigkeit können Benutzerstandortinformationen mithilfe eines Uplink-Erkennungskanals und einer empfangenen Signalstärke abgerufen werden. Abhängig von den Standortinformationen des Benutzers kann die Zuordnung des Benutzers implementiert und die Wiederverwendung des Referenzsignals unterstützt werden.


3 Hochfrequenzabschnitt ohne zellulare MIMO-Schlüsseltechnologie im großen Maßstab


Mmmm ist eine neue Technologie, die mit 5G eingeführt wurde. Aufgrund der nahezu optischen, leicht zu blockierenden Eigenschaften ist die Robustheit des Links eine seiner größten Herausforderungen. Daher gibt es für die aktuelle 5G-Millimeterwelle keine groß angelegte Werbung. Da die Symboldauer des Millimeterwellensystems außerdem kurz ist, handelt es sich auch um eine Technik zur Realisierung geringer Verzögerungen. Durch die kollaborative Übertragungstechnologie wird das Millimeterwellensystem eingeführt. Einerseits kann das Robustheitsproblem gelöst werden, wodurch eine Übertragung mit extrem geringer Zeitverzögerung und hoher Zuverlässigkeit erreicht wird, andererseits kann die spektrale Effizienz des Systems verbessert und dadurch erhöht werden Gesamtsystemdurchsatz. Daher wird das groß angelegte Millimeterwellen-Zusammenarbeits-MIMO in Kombination mit einer nicht-zellularen Realisierungsarchitektur eine der Schlüsseltechnologien sein, die eine hohe Spitzenrate, eine hohe Spektrumseffizienz und eine geringe Zeitverzögerung von 6G erreichen.


Millimeterwellenlose Nest-MIMO im großen Maßstab wird jedoch mit weiteren Herausforderungen konfrontiert sein, darunter:

(1) Aufgrund der Auswirkungen des Phasenrauschens und der Konsistenz des Millimeterwellen-HF-Front-End-Kanals sind die oberen und Downlink-Kanäle insgesamt unterschiedlich und die Aktualität der Kalibrierung muss noch untersucht werden.

(2)Da Millimeterwellensysteme typischerweise eine gemischte Vorkodierung verwenden, erfordern mehrere Knoten und Mehrbenutzer-Strahlscans weitere Forschung in nichtzellularen Systemen.

(3)Der gemeinsame Upstream-Empfang von Millimeterwellen ist gut umsetzbar, unterscheidet sich jedoch vom Niederfrequenzband. Der Empfänger muss einen analogen Empfangsstrahl entwerfen. Abhängig vom Uplink-Erkennungskanal können Sie den analogen Empfangsstrahl lösen. Nach der Simulation des Empfangsstrahls kann die Multi-User-Interferenz des Upstreams in Kombination mit einem Empfänger ähnlich einem Niederfrequenzband gelöst werden.

(4)Die Entscheidung über die Zusammenarbeit mehrerer Benutzer ist ein systematisches Problem, insbesondere wie man Downlink-Kanalinformationen erhält und eine gemischte Vorcodierung erreicht. Wenn der leere Mund verfügbar ist, kann ein kollaboratives gemischtes Vorcodierungsdesign verwendet werden [9]. Wenn der leere Mund nicht verfügbar ist, ist der Terminal-Feedback-Downlink-Kanal erforderlich. Die Verwendung manueller Intelligenz zur Realisierung der Kanalkomprimierungsrückkopplung ist ein aktueller Forschungsschwerpunkt [10], und es wird erwartet, dass der Rückkopplungsaufwand den akzeptablen Grad der Verwendung der Spärlichkeit des Millimeterwellensystemkanals verringert.


4 Netzwerkunterstützte Vollduplex-Technologie basierend auf Non-Honeycomb Large-Scale MIMO


Auch der Dual-Way-Weg ist ein Hotspot für Mobilfunkstandards. 5G nutzt flexibles Duplex. Da die Vollduplex-Technologie (CCFD) mit gleicher Frequenz allmählich ausgereift ist, ist ihre Anwendung in 6 g weiterhin besorgniserregend. Die Einführung von flexiblem Duplex und CCFD in 5G führt jedoch zwangsläufig zu Problemen mit Cross-Link-Interferenzen [11], d Terminal, das vom Uplink übertragen wird. Reduzieren Sie die Interferenz des empfangenden Terminals. Kollaborative Übertragungsfunktionen ohne Mobilfunk-MIMO im großen Maßstab bieten starke Unterstützung für mehr freien Duplex.



Abbildung 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines netzwerkgestützten Vollduplexes (NAFD) basierend auf einem zellfreien Rahmen, der den flexiblen Duplexmodus realisiert [12]. Sein Hauptarbeitsprinzip umfasst: Die drahtlosen Verbindungen der oberen und unteren Leitung werden gleichzeitig auf denselben Frequenzressourcen ausgeführt; Jede RRU ist über die Vorgängerverbindung mit der Basisbandverarbeitungseinheit (BBU) der Basisstation verbunden und implementiert eine kombinierte Basisbandverarbeitung durch die BBU. Jede RRU ist ein Transceiver, der das Senden oder Empfangen oder gleichzeitiges Senden und Empfangen implementiert und den geeigneten Duplexmodus durch die BBU basierend auf der Verkehrslast des gesamten Netzwerks bestimmt.Bei der CCFD-RRU kann die Selbstinterferenz der RRU beim Senden und Empfangen in einer analogen Domäne eliminiert werden, sodass wir sie als zwei RRUs betrachten können, eine für den Uplink und eine für den Downlink. Andererseits kann für die Übertragung der RRU und die Interferenz zwischen den RRU die Kanalmatrix zwischen den Verbindungen mit einer sehr geringen Overhead-Schätzung ermittelt werden, und die zentralisierte Verarbeitung der BBU ermöglicht es ihr, alle Terminals im Voraus abzurufen. Das Downlink-Signal kann im digitalen Bereich eliminiert werden. Daher können unter der Bedingung eines zellularen Rahmens mehrere Halbduplex-RRUs verwendet werden, um Vollduplex zu erreichen, weshalb wir diesen bidirektionalen Weg NAFD nennen.


Das NAFD-System weist immer noch Störungen vom Uplink-Benutzer zum Downlink-Benutzer auf. Die wichtigsten Möglichkeiten, die Störung zu beseitigen, umfassen die folgenden zwei:


1)Wenn der Downlink-Benutzer den Kanal der Interferenzbenutzer abschätzen kann, kann die Interferenz des Uplink-Benutzers durch Interferenzunterdrückungstechniken beseitigt werden;

2)Diese Interferenz wird in BBU durch gemeinsame Up-Down-Benutzerplanung und Paketpaarung oder Uplink-Leistungssteuerung verwendet.


Im Vergleich zu bestehenden Duplex-Technologien gibt es folgende Unterschiede. Erstens bietet NAFD im Vergleich zum herkömmlichen Zeitduplex Dienste mit geringer Verzögerung. NAFDs können nicht symmetrische Dienste unterstützen, ohne die spektrale Nutzung zu verringern als herkömmliche Frequenzteilungen. Zweitens kann die RRU im Vergleich zu 5G-Flexible-Duplex-Technologien für die nicht-zelluläre NAFD-Architektur Halbduplex oder CCFD sein und durch gemeinsame Verarbeitung die Überschneidung von flexiblen Duplex-, gemischten Halbduplex- und CCFD-Netzwerken reduzieren. Interferenz. Darüber hinaus kann das auf der Mobilfunkarchitektur basierende NAFD 5G NR mit flexiblem Zeitduplex unterstützen: Wenn alle RRUs im Halbduplexmodus arbeiten, unterscheiden sich verschiedene RRUs gleichzeitig. Ein Teil der RRU sendet und ein Teil der RRU empfängt NAFD kann die durch diese Szene verursachte Kreuzungsstörung reduzieren. Theoretisch ähnelt der Leistungsvergleich von NAFD und CCFD dem Vergleich zwischen verteiltem MIMO und zentralisiertem MIMO, und verteiltes MIMO kann zusätzlichen Leistungsgewinn und Makro-Psex erzielen [13]. Aufgrund der Erhöhung der RRU-Dichte kann NAFD eine bessere Leistung als CCFD erzielen.


NAFD ist eine freie Duplexmethode, die auf einer Mobilfunkarchitektur basiert. Derzeit ist es noch mit weiteren Problemen konfrontiert, darunter:

(1)Im tatsächlichen 5G-NR-System ist die RRU aufgrund des Vorabempfangs der Upstream-Anforderungen nicht zeitlich ausgerichtet. Wie dieses Problem der asynchronen Interferenz gelöst werden kann, muss bei der Standardisierung berücksichtigt werden.

(2)Die Beseitigung von Querverbindungsinterferenzen hängt von der Zusammenarbeit zwischen der RRU ab. Durch die Verwendung eines zentralisierten BBU-Schemas können Interferenzen besser beseitigt werden. Bei der Verwendung von verteiltem Senden und Empfang bedarf die Fähigkeit zur Störbeseitigung weiterer Untersuchungen.

(3)Bei der vollständigen dynamischen RRU-Übertragungs- und Empfangssteuerung müssen Sie die Auswahl des Übertragungs- und Empfangsmodus aus globaler Sicht untersuchen [14], um Interferenzen zu reduzieren und die Systemkapazität zu verbessern.


5 Schließen Sie ab


Keines der Waben-Großformat-MIMO ist eine wirksame Möglichkeit, die traditionelle Wabenstruktur zu durchbrechen und eine groß angelegte Zusammenarbeit zu erreichen. Seine Grundtheorie ist auf das verteilte Mehrbenutzer-MIMO übertragen, das nachweislich einen erheblichen Leistungszuwachs mit sich bringt. Mit der Weiterentwicklung des HF-Geräts kann die Flughafenkalibrierung die kollaborative Übertragung ohne Wabenstruktur MIMO unterstützen, was die Spektrumseffizienz des SUB-6GHz-Systems erhöht und die Zuverlässigkeit verbessert. Nach fast 20 Jahren Forschung und kontinuierlicher experimenteller Verifizierung [4] gibt es kein groß angelegtes MIMO, das in 6G-Systemen eine wichtige Rolle spielen könnte. Die ideologische Anwendung des großflächigen Waben-MIMO liegt im Millimeterwellensystem, das eine wichtige Unterstützung für den Super-Aufwärtstrend darstellen wird und einen wichtigen technischen Ansatz für weitere tiefe Millimeterwellenbänder darstellt. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass dies der Fall ist Bei Millimeterwellen gibt es immer noch viele Probleme, und es bedarf weiterer Forschung und der Überprüfung seiner Erreichbarkeit durch Experimente. Es gibt ein Waben-Großformat-MIMO, das ein wichtiges Mittel zur Lösung des Interferenzproblems ist, mit dem das CCFD-Netzwerk konfrontiert ist. Es gibt jedoch noch viele Arbeiten, die einer weiteren Untersuchung bedürfen, um freiere und flexiblere bidirektionale Interferenzen zu lösen.


★Originaltext veröffentlicht in „Mobile Communications“ 2021, 4

doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2021.04.002        

CLC-Nummer: TN929.5 Dokumentenzeichencode: a

Artikelnummer: 1006-1010 (2021) 04-0010-06

Zitatformat: Wang Dongming. Drahtlose Übertragungstechnologie für 6G-Nicht-Waben-MIMO-Funkübertragungstechnologie im großen Maßstab [J]. Mobile Kommunikation, 2021, 45 (4): 10-15.

Über den Autor  

Wang Dongming(orcid.org/0000-0003-2762-6567):Professor an der Southeast University, Dozent für Doktoranden, Doktorand an der Southeast University, derzeit im Zikinshan-Labor für nationale Schlüssellabore und Netzwerkkommunikation und Sicherheit der Southeast University, und die Forschungsrichtung umfasst drahtlose Übertragungstechnik und Kommunikationssignalverarbeitung.


 


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