Mitsubishi Electric и NTT DOCOMO установили рекорд пропускной способности 27 Гбит/с мобильных сетей 5G

10.12.2018 Прочитать: PDF

Mitsubishi Electric и NTT DOCOMO установили рекорд пропускной способности 27 Гбит/с мобильных сетей 5G

Впервые в мире при передаче данных на мобильный терминал по стандарту 5G удалось превысить максимальную пропускную способность 20 Гбит/с

Tокио, 10 декабря 2018 г. – Корпорация Mitsubishi Electric и NTT DOCOMO, INC объявили об успешных испытаниях мобильного  телекоммуникационного оборудования для сетей пятого поколения (5G), обеспечивающего максимальную пропускную способность 27 Гбит/с через один мобильный терминал на расстоянии 10 м и максимум 25 Гбит/с через один мобильный терминал на расстоянии 100 м с использованием радиочастоты 28 ГГц.   Совместные полевые тестирования массивных антенных систем с частотой 28 ГГц и 16-лучевым пространственным мультиплексированием с полосой пропускания 500 МГц  прошли в городе Камакура, префектуры Канагава, Япония с 10 по 28 сентября 2018 года.

Тестирование в полевых условиях (расстояние между базовой станцией и мобильным терминалом составляет 10 метров)
Тестирование в полевых условиях (расстояние между базовой станцией и мобильным терминалом составляет 10 метров)

Основные характеристики:

  • Для полевых испытаний в частотном диапазоне 28 ГГц Mitsubishi Electric использовала антенную систему с 16-лучевым пространственным мультиплексированием * Антенны базовой станции, установленные на стене здания, направляли лучи на антенны мобильного терминала, установленные на крыше транспортного средства.
  • В ходе испытаний впервые в мире была произведена успешная беспроводная передача данных в нисходящем канале с максимальными скоростями 27 Гбит/с и 25 Гбит/с для одного мобильного терминала на дистанциях 10 м и 100 м соответственно.

Обзор характеристик

 

Характеристики

Максимальная пропускная способность

5G

Пропускная способность 500 МГц,

27 Гбит/с на расстоянии 10 метров

Передача данных 16 x 16 MIMO **

25 Гбит/с на расстоянии 100 метров

4G

Пропускная способность 60 МГц,

Передача данных 4 x 4 MIMO

988 Мбит/с ***

Перспективы

До 31 марта 2019 года Mitsubishi Electric планирует провести испытания оборудования в закрытом помещении с использованием полосы 28 ГГц в многолучевых средах.

 

История вопроса

Необходимая скорость передачи данных для реализации мобильной связи на основе стандартов 5G - 20 Гбит/с.  Для достижения этого показателя  используются системы антенн с массивными элементами, которые обеспечивают многолучевое пространственное мультиплексирование для параллельной передачи нескольких потоков данных. Применение технологии предполагает внедрение массивной антенной решетки, которая объединяет большое количество антенных элементов для высокоточного формирования луча, и реализацию смягчения межлучевой интерференции. 

С целью дальнейшего развития и распространения сетей 5G Mitsubishi Electric и DOCOMO по заказу Министерства внутренних дел и коммуникаций Японии разработали «Проект исследований и разработок систем мобильной связи пятого поколения - технологии радиодоступа с высокой скоростью передачи данных и низким энергопотреблением с высокомощным широкополосным и широкополосным массивом MIMO». В центре внимания исследований – широкополосная массивная технология MIMO и технологии управления лучом для высоких диапазонов SHF. Для достижения пропускной способности 20 Гбит/с с использованием полосы пропускания 500 МГц, компании разработали и провели испытания массивной антенной решетки, обеспечивающую пространственное мультиплексирование с 16 лучами.

В стандарте 4G невозможно установить высокую скорость передачи данных для одного мобильного терминала с использованием более четырех потоков.  Mitsubishi Electric и DOCOMO провели внеплановые полевые испытания на частоте 28 ГГц для проверки возможности 16-лучевого пространственного мультиплексирования в условиях прямой видимости ****. В ходе тестирования многоэлементные антенны базовой станции, установленные на стене, направляли лучи на антенны терминалов, установленные на крыше транспортного средства. Мобильные терминалы двигались по разным улицам. Для одного мобильного терминала расстояние до базовой станции составляло 10 м, а для другого — 100 м (см. Рис. 1).

Особенности технологии

Повсеместно применяемая технология пространственного объединения каналов 4G имеет ограниченный порядок мультиплексирования, поэтому Mitsubishi Electric и DOCOMO разработали технологию формирования луча в аналоговом домене и технологию снижения межлучевой интерференции для обеспечения надлежащего разделения перекрывающихся лучей с цифровой обработкой сигналов на базовой станции. Результатом совместных разработок стала технология 16-лучевого пространственного мультиплексирования.

Разработанная технология позволяет лучам отслеживать мобильный терминал путем переключения предустановленного луча (рис.2). При использовании этой технологии базовая станция оценивает канал и управляет передающим сигналом, чтобы адаптивно уменьшить межлучевую интерференцию, подстраиваясь под изменяющееся состояние канала. Вместе эти две технологии позволяют использовать 16-лучевое пространственное мультиплексирование в мобильных средах на открытом воздухе.

В результате испытаний состоялась первая в мире успешная беспроводная передача по нисходящей линии связи со скоростями передачи данных 27 Гбит/с и 25 Гбит/с на расстояние между базовой станцией и мобильным терминалом 10 м и 100 м, соответственно. Достигнутые пиковые скорости передачи данных соответствуют спектральной эффективности 67 бит/с/Гц *****, которая считается лучшей в мире для мобильной связи в частотном диапазоне 28 ГГц.

Рисунок 1. Место проведения испытаний на открытом воздухе и результаты пропускной способности в зависимости от положения мобильного терминала.
Рисунок 1. Место проведения испытаний на открытом воздухе и результаты пропускной способности в зависимости от положения мобильного терминала.

Проведенные испытания – еще один шаг на пути осуществления стратегии по технологическому развитию и научным исследованиям, правительства Японии, реализации мобильной связи 5G на основе технологий радиодоступа с высокой скоростью передачи данных и низким энергопотреблением и использования многоканального алгоритма MIMO в сверхвысокочастотном диапазоне со сверхширокой полосой пропускания. Ожидается, что разработанные технологии позволят получить беспроводную связь со скоростью передачи данных более 20 Гбит/с для пассажирского транспорта, находящегося в движении, например, автобусов.

Рисунок 2. Отслеживание мобильного терминала с помощью переключения лучей (вид с базовой станции)
Рисунок 2. Отслеживание мобильного терминала с помощью переключения лучей (вид с базовой станции)

Таблица 1. Параметры испытаний на открытом воздухе

Общая информация

Период испытаний: 10 - 28 сентября 2018 г.

Место: город Камакура, префектура Канагава, Япония.

Радиочастота: Диапазон 28 ГГц (полоса пропускания: 500 МГц)

Базовая станция

Многоэлементная антенна: 256-элементная фазированная антенная решетка x 16 (4096 элементов)

Количество потоков данных: 16

Схема модуляции: 256 QAM (макс.)

Терминал

Антенна терминала: патч-антенна с поляризацией x 8 x 2


Таблица 2. Функции участников испытаний

Mitsubishi Electric

Разработка и поставка тестовой системы 28 ГГц

Проведение испытаний на открытом воздухе

DOCOMO

Определение спецификаций для пробной системы 28 ГГц

Планирование испытания с автомобилем




* 14 февраля 2018 года корпорация Mitsubishi Electric объявила о разработке 16-лучевой технологии пространственного мультиплексирования, состоящей из восьми аналоговых, маломощных блоков предварительной обработки данных для формирования 16 лучей и алгоритма цифровой обработки с многоканальным входом и многоканальным выходом (MIMO) для уменьшения межлучевой интерференции. www.MitsubishiElectric.co.ip/news/2018/0214-e.html

** Многоканальный вход - многоканальный выход (Multiple-Input Multiple-Output).

*** Новейшая система мобильной связи 4G в Японии по состоянию на ноябрь 2018 года.

**** Между базовой станцией и устройством не было препятствий. Параллельная передача в данной окружающей среде была непростой задачей.

***** Занятость нисходящей линии связи составляет 80% кадра дуплексной передачи с временным разделением (TDD), то есть действует соотношение «нисходящая линия : восходящая линия = 4 : 1».



Возврат к списку