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5G 中采用了什么样的新型信号处理技术?

近日,腾讯无线网络与物联网技术负责人李秋香与高校科研教授、产业链、运营商等各行业的嘉宾一起参与了知乎「 科技共振之 5G+ 」活动,除了专业的5G探讨,也聊了不少和开发者们息息相关的问题。基于此,云加社区联手知乎科技,从知乎超过 10000 条 5G 相关问答中精选内容落地社区专题「 共探 5G 」。

本文为知乎用户甜草莓关于“ 5G 中采用了什么样的新型信号处理技术?”的问答内容分享。

最近有点累,写点最近看的非物理层的、有意思的技术吧[1]

众所周知,远端无线射频单元(RRH)和基带处理单元(BBU)之间的分离是5G中云化无线接入网(C-RAN)为了降低投资和运营支出,增加软件灵活性,提高干扰控制效率非常重要的措施。BBU可以部署在通用的虚拟化服务器上,进行集中式管理。而这种传统基站的功能分离产生了新的网络结构----前传链路,在RRH和BBU之间需要有光纤来连接,传输来自基站的模拟或者数字信号,如下图:

那么前传光纤需要有多大带宽才能支持RRH和BBU之间的实时传输呢?

考虑多天线和载波聚合,答案是10Gbit/s[2]

但是问题是,因为异构网络的存在,光纤有时候无法铺设专网,需要租赁已有的居民带宽,然而这不一定会有辣么宽。所以,前传链路的容量限制使RRH上进行信号压缩成为一种必然选择,这种压缩可能基于滤波、预测量化等等。但是有的时候,压缩也不足以解决链路容量问题,那么就出现了另一种方案:重新配置和分解RRH和BBU之间的功能。

这里可以重新配置的功能FFT/IFFT单元、解映射、信号同步、信道估计、预编码、信道编码和差错重传等信号处理模块。

那么问题就来了? 在C-RAN里,我们应该在什么时候把什么模块放在RRH还是BBU中?或者我们换个问法,在C-RAN中,如何配置上述信号处理模块?特别的,我们如何处理massive MIMO中最重要的两个模块,信道估计和预编码?

信道估计:

  • 传统的方式是RRH对信号量化,BBU估计信道
  • 也有可能是RRH量化+估计[3]

第一个优点是基带信道估计这个功耗大户可以进入BBU,带来运维成本降低,第二个优点是量化可以和估计一起进行联合优化,做到自适应量化,提高量化精度,降低前传容量的依赖。

这个问题同样存在于下行链路的信道编码和预编码模块里:

  • 传统的方式是在BBU预编码信道并量化,传输基带信号
  • 也有可能是RRH来运行预编码[4]

当然这是一个值得讨论和考虑的问题,显然我们也能通过建模,计算两种场景下的信道容量得到一些精确的结论。这里就不多描述计算过程了。

总之最后的结果是与信道状态有关。当信道的相干周期和前传链路的容量较小时,上行链路信道估计在RRH中执行是最优的,当信道相干周期大时,下行链路预编码在RRH中是最优的。

所以,结论是信道估计和预编码最好不要同时放在RRH或者BBU中.

(逃:

参考

  1. ^Signal processing for 5G: algorithms and implementations[M]. John Wiley & Sons, 2016.
  2. ^Checko A, Christiansen H L, Yan Y, et al. Cloud RAN for mobile networks—A technology overview[J]. IEEE Communications surveys & tutorials, 2014, 17(1): 405-426.
  3. ^Hassibi B, Hochwald B M. How much training is needed in multiple-antenna wireless links?[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 2003, 49(4): 951-963.
  4. ^Park S, Chae C B, Bahk S. Before/after precoded massive MIMO in cloud radio access networks[C]//2013 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC). IEEE, 2013: 169-173.

作者:甜草莓

链接:https://www.zhihu.com/question/356033115/answer/908311983

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