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MIMO研究成果出爐 6GHz以下5G系統表現佳

文‧陳妤瑄 發布日期:2017/11/27 關鍵字:中山大學R&S多天線毫米波

中山大學電機工程學系天線實驗室日前於R&S年度科技論壇發表研究成果,該研究證明了6GHz以下的高維度MIMO天線系統,即便在身體與手的阻擋下,傳輸速度仍可達到Multi-Gbit/s的表現。

中山大學電機工程學系天線實驗室蔡智宇表示,為達到5G行動通訊系統的發展指標,行動終端在任何時間、地點,個人體驗的傳輸速率必須達到1 Gbit/s。目前可達到的技術可分成兩種,一是6GHz以下的高維度MIMO天線系統,二是毫米波頻段的高增益陣列天線系統。

由於毫米波頻段的波長遠比6GHz以下的波長短,使得能量在自由空間中的衰減速度明顯變快,且在使用者手握裝置的時候,訊號很容易因接收不良而斷訊,這些物理限制是如今必須克服的一大挑戰。相較於毫米波頻段,目前中山大學的相關研究已驗證,6GHz以下的高維度MIMO天線系統的實際可行性。該系統無論在一般室內環境、戶外環境或者使用者手握等場景下,傳輸速度皆能達到Multi-Gbit/s的表現。

由中山大學自行開發的多天線高維度MIMO天線系統是以3.4~3.6GHz為主要測試頻段,在終端裝置上,該單位也自行研發出手機8、12天線實用設計,其配置構想是在發射端與接收端之間,配置多個MIMO天線,並進行至少8個接收通道同時的資料傳輸。

此一結合了5G天線系統與手機實用設計的研究成果說明,當手機內建MIMO 12天線,應用於12×8 MIMO系統時,在256QAM調變與100MHz頻寬下,資料吞吐量的實測結果約為3.8 Gbit/s,頻譜效率約為38 bps/Hz。此實驗結果證實,手機採用MIMO多天線,確實能達到Multi-Gbit/s的傳輸速率。雖當使用者手握雙頻MIMO 8天線與身體阻擋時,將使得接收端的八路通道訊雜比降低,不過,在16 QAM調變與100 MHz頻寬下,3.5/5.8 GHz雙頻帶的吞吐量仍可達約1.8 Gbit/s

上述實驗結果顯示,6GHz以下的高維度MIMO天線系統確實有助於提高頻譜效率,並大幅提升資料的傳輸速度,且在使用者手握或身體阻擋時,傳輸速度也皆能維持Multi-Gbit/s的表現,因而將是很有潛力達成5G發展指標的技術。

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