引言

5G移動(dòng)通信系統(tǒng)已商用化部署，其持續(xù)演進(jìn)將與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，形成良好的5G產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在此背景下，國(guó)際組織及各國(guó)政府均已計(jì)劃開(kāi)展6G移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究。目前，雖然6G還未有統(tǒng)一的定義，但應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)趨勢(shì)及關(guān)鍵指標(biāo)方面已有一些初步的共識(shí)^[1]。2021年6月6日，我國(guó)工信部IMT-2030(6G)推進(jìn)組正式發(fā)布了《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》白皮書(shū)^[2]，梳理出6G的總體愿景和八大業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景及相應(yīng)的指標(biāo)需求，提出了6G的一些關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，包括：系統(tǒng)峰值傳輸速率將達(dá)到Tbit/s量級(jí)、用戶(hù)體驗(yàn)速率達(dá)到10 Gbit/s、時(shí)延低至百μs量級(jí)同時(shí)可靠度達(dá)到99.999 99%等，并提出了十大關(guān)鍵技術(shù)，指出6G將在5G的基礎(chǔ)上，繼續(xù)深度挖掘低頻段的潛力，提高系統(tǒng)的頻譜效率；深耕毫米波頻段提高傳輸速率及系統(tǒng)的魯棒性，并向太赫茲直至光頻段，拓展無(wú)線通信的頻譜資源，提供超高容量、超大規(guī)模移動(dòng)通信服務(wù)。

空口無(wú)線傳輸技術(shù)一直是歷代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心能力的體現(xiàn)，也是實(shí)現(xiàn)6G關(guān)鍵指標(biāo)的主要技術(shù)途徑。在現(xiàn)有5G使用的頻譜中（包括毫米波和sub-6 GHz頻段），頻譜資源的緊缺問(wèn)題仍然非常突出，頻譜效率亟需進(jìn)一步提升。

多天線技術(shù)及密集組網(wǎng)作為提高頻譜效率的主要方法在3G~5G中得到廣泛應(yīng)用，基站的發(fā)送天線數(shù)從3G應(yīng)用的2根增加到5G應(yīng)用的64甚至128根，小區(qū)分裂也從宏蜂窩、微蜂窩到微微蜂窩。然而，集中式系統(tǒng)中增大天線規(guī)模遇到的物理實(shí)現(xiàn)問(wèn)題和小區(qū)分裂遇到的干擾問(wèn)題，使得5G系統(tǒng)的頻譜效率并不能持續(xù)性提升。因此，需要打破傳統(tǒng)蜂窩架構(gòu)以及小區(qū)分裂的思維方式，采用新型的無(wú)蜂窩組網(wǎng)及相應(yīng)的大規(guī)模協(xié)作MIMO傳輸技術(shù)^[3]。

由于低頻段頻譜資源幾近枯竭，拓展頻譜資源是提高峰值速率最直接的方法，因而從5G的毫米波到更高頻段的太赫茲成為滿(mǎn)足6G峰值速率的主要解決手段。然而，高頻段的大帶寬、近光學(xué)和易被遮擋等特點(diǎn)，使其在移動(dòng)通信應(yīng)用中面臨眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。在無(wú)蜂窩架構(gòu)下，通過(guò)協(xié)作傳輸，可以有效解決高頻段易被遮擋的問(wèn)題，提高鏈路的魯棒性。

本文首先介紹了無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO與技術(shù)的關(guān)系，然后分別針對(duì)低頻段和高頻段介紹了無(wú)蜂窩大規(guī)模無(wú)線傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO的未來(lái)的研究方向進(jìn)行了探討。

1   多天線技術(shù)的演進(jìn)及無(wú)蜂窩系統(tǒng)的技術(shù)原理

1.1  多天線技術(shù)的演進(jìn)

多天線技術(shù)是提高無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜效率的有效途徑。從2G到5G，基站天線數(shù)從傳統(tǒng)的1發(fā)1收到64發(fā)64收，并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流從1到16，系統(tǒng)的頻譜效率也從0.5到100 bit/s/Hz，實(shí)現(xiàn)了大幅度的提升。如圖1（a）～（c）所示，從3G到5G，多天線技術(shù)也歷經(jīng)了點(diǎn)到點(diǎn)MIMO、點(diǎn)到點(diǎn)多用戶(hù)大規(guī)模MIMO和多點(diǎn)到多點(diǎn)的多用戶(hù)分布式MIMO。商用5G在室內(nèi)場(chǎng)景采用了基于點(diǎn)到點(diǎn)MIMO技術(shù)的小蜂窩組網(wǎng)（Small cell），在室外宏蜂窩場(chǎng)景采用了64發(fā)64收有源天線單元的大規(guī)模MIMO。5G小蜂窩組網(wǎng)通過(guò)密集部署低功率小站增強(qiáng)覆蓋和傳輸速率，但是其面臨的干擾問(wèn)題使其容量難以進(jìn)一步提升。5G大規(guī)模MIMO可大幅提高頻譜效率，但同時(shí)其功耗、重量和成本都較大，通過(guò)進(jìn)一步增加單站天線提升性能的方案將遇到瓶頸。

在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的部署中，采用光纖拉遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端無(wú)線單元（RRU）可增強(qiáng)覆蓋。一種簡(jiǎn)單的方式是，基站的基帶單元（BBU）為不同的用戶(hù)分配不同的時(shí)頻資源，上行接收時(shí)多個(gè)RRU的基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)域合并后送至BBU，下行發(fā)送時(shí)多個(gè)RRU發(fā)送相同的信號(hào)。這種共小區(qū)實(shí)現(xiàn)方式目前仍被廣泛應(yīng)用于5G小蜂窩室內(nèi)部署，也是早期分布式天線系統(tǒng)的概念。當(dāng)多個(gè)RRU的接收信號(hào)透明地匯聚到BBU，采用協(xié)作傳輸技術(shù)形成多用戶(hù)分布式MIMO（如圖1（c）所示），可獲得空間復(fù)用增益和宏分集。不同于共小區(qū)實(shí)現(xiàn)，分布式MIMO的多個(gè)用戶(hù)可以共享相同的時(shí)頻資源，進(jìn)而顯著提高系統(tǒng)的頻譜效率^[4]。

1.2  CoMP、C-RAN、分布式MIMO及無(wú)蜂窩系統(tǒng)的關(guān)系

RRU的分布式部署以及云無(wú)線接入網(wǎng)（Cloud-RAN）的應(yīng)用，為分布式協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。C-RAN引入基帶池的概念，將多個(gè)RRU的基帶信號(hào)匯聚到基帶池，進(jìn)而提高系統(tǒng)的靈活性并降低部署的成本。C-RAN是一種無(wú)線接入網(wǎng)的部署和實(shí)現(xiàn)形式，它可以支持協(xié)作傳輸，也可以支持非協(xié)作傳輸。目前在4G和5G的C-RAN商用部署中，并沒(méi)有采用聯(lián)合處理的協(xié)作傳輸。

4G引入了協(xié)作多點(diǎn)傳輸（CoMP）技術(shù)。CoMP允許一個(gè)小區(qū)內(nèi)多個(gè)接入點(diǎn)之間的協(xié)作以及小區(qū)間的多個(gè)站點(diǎn)的協(xié)作。CoMP協(xié)作傳輸技術(shù)包括聯(lián)合處理、干擾協(xié)調(diào)、協(xié)作波束賦形、協(xié)作調(diào)度。但是，4G引入的CoMP技術(shù)仍然是基于蜂窩的實(shí)現(xiàn)，并且由于站點(diǎn)間交互的容量受限、協(xié)作節(jié)點(diǎn)及天線數(shù)受限，CoMP的優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有被發(fā)揮出來(lái)。

無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO的基礎(chǔ)設(shè)施仍依賴(lài)于分布式RRU部署，理論上仍然是一種多用戶(hù)分布式MIMO。無(wú)蜂窩系統(tǒng)可以采用集中式處理和分布式處理。集中式處理可以采用C-RAN的部署方式，多個(gè)RRU的基帶信號(hào)匯聚到集中式的BBU池，在BBU池實(shí)現(xiàn)聯(lián)合處理。理論上，這種集中式實(shí)現(xiàn)可以獲得最優(yōu)的性能^[4]。但是，由于BBU池的信號(hào)處理能力存在實(shí)現(xiàn)上的瓶頸，進(jìn)而很難實(shí)現(xiàn)“無(wú)蜂窩”規(guī)模的無(wú)限擴(kuò)大。

1.3  可擴(kuò)展的無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO

圖2給出了一種可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的無(wú)蜂窩的上行傳輸方法^[5]。系統(tǒng)中有K個(gè)用戶(hù)，有N個(gè)單天線RRU。對(duì)于上行傳輸，在每個(gè)RRU，其接收信號(hào)yn，先進(jìn)行相干接收，可以得到K個(gè)用戶(hù)信號(hào)sk的初步檢測(cè)結(jié)果，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行量化后，根據(jù)需要，分別發(fā)送給下一級(jí)基帶處理單元。在基帶處理單元中，對(duì)多個(gè)RRU發(fā)送的特定用戶(hù)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行合并，可以得到該用戶(hù)最終的檢測(cè)結(jié)果。

采用上述的實(shí)現(xiàn)方式有如下的優(yōu)點(diǎn)：

（1）分布式相干接收在RRU實(shí)現(xiàn)，無(wú)需與其它RRU交互任何信道信息；

（2）理論上，即使采用簡(jiǎn)單的信道的共軛相乘的相干接收，當(dāng)RRU個(gè)數(shù)N趨于無(wú)窮大，仍可以消除用戶(hù)間干擾；

（3）在前傳網(wǎng)絡(luò)的支持下，用戶(hù)合并可以在不同的基帶單元中實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)RRU規(guī)模及用戶(hù)規(guī)模的任意擴(kuò)展。因此，上述的無(wú)蜂窩實(shí)現(xiàn)方式是可擴(kuò)展的。

對(duì)于下行鏈路，我們?nèi)钥梢圆捎脠D2所示的可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)?？梢钥吹?，采用分布式實(shí)現(xiàn)，其核心思想是，收發(fā)機(jī)被切分為相干接收/發(fā)送、信號(hào)合并/分發(fā)兩個(gè)實(shí)體模塊。從理論上，這兩個(gè)模塊可以分布式實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而系統(tǒng)規(guī)模可以無(wú)限擴(kuò)大。但是，無(wú)蜂窩的分布式實(shí)現(xiàn)與集中式實(shí)現(xiàn)相比，也有以下問(wèn)題：

（1）集中式實(shí)現(xiàn)可以采用更優(yōu)的接收機(jī)和預(yù)編碼，因此，相比分布式，集中式能獲得更好的性能；

（2）分布式實(shí)現(xiàn)可能引發(fā)前傳開(kāi)銷(xiāo)的增大，如圖2所示，每個(gè)RRU需要把每個(gè)用戶(hù)的檢測(cè)輸出發(fā)送給下一級(jí)處理，因此前傳開(kāi)銷(xiāo)大幅度增加。

從上述的介紹可以看到，無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO是分布式MIMO、CoMP的一種實(shí)現(xiàn)架構(gòu)上的創(chuàng)新，與C-RAN也有一定的區(qū)別。[敏感詞]，我們分別介紹無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO在高頻段、低頻段上實(shí)現(xiàn)面臨的挑戰(zhàn)與關(guān)鍵技術(shù)。

2   低頻段無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO關(guān)鍵技術(shù)

在sub-6 GHz低頻段，大規(guī)模分布式MIMO的信道的具有如下特點(diǎn)：

（1）多用戶(hù)到多節(jié)點(diǎn)時(shí)延各不相同，導(dǎo)致信道在頻域變化較大；

（2）多個(gè)用戶(hù)到多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多普勒頻偏不盡相同，用戶(hù)移動(dòng)時(shí)導(dǎo)致信道在時(shí)域也變化較大；

（3）用戶(hù)和節(jié)點(diǎn)規(guī)模大，導(dǎo)致信道矩陣維度大。上述三個(gè)特點(diǎn)導(dǎo)致無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道估計(jì)信息獲取、傳輸方法設(shè)計(jì)等方面均面臨挑戰(zhàn)。

2.1  信道信息獲取技術(shù)

采用時(shí)分雙工模式，可以利用空口信道的互易性，根據(jù)上行探測(cè)獲得下行信道信息，進(jìn)而降低下行信道信息獲取的難度。因此，空口的互易性校準(zhǔn)對(duì)無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)有重要的作用。隨著射頻芯片技術(shù)的進(jìn)步，單個(gè)RRU內(nèi)部多通道的一致性已較為成熟。但是，由于無(wú)蜂窩系統(tǒng)要求多個(gè)RRU之間的空口校準(zhǔn)?？紤]到RRU之間距離較大，需要研究高性能的校準(zhǔn)算法，例如文獻(xiàn)[6]提出的迭代坐標(biāo)下降法空口校準(zhǔn)。另外，在實(shí)際部署中，由于多個(gè)RRU很難做到共時(shí)鐘，下行聯(lián)合預(yù)編碼需要考慮RRU之間的時(shí)鐘偏差?？紤]到RRU之間的時(shí)鐘偏差可以采用空口信號(hào)估計(jì)和跟蹤，需要聯(lián)合設(shè)計(jì)RRU之間的空口信號(hào)，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步及互易性校準(zhǔn)。幸運(yùn)的是，由于5G NR的靈活幀結(jié)構(gòu)，RRU間的空口信號(hào)可以做到對(duì)終端透明。

當(dāng)上行空分用戶(hù)較多時(shí)，上行探測(cè)信道的導(dǎo)頻開(kāi)銷(xiāo)是一個(gè)重要的問(wèn)題。利用信道功率域的稀疏性，采用導(dǎo)頻復(fù)用技術(shù)，可以降低導(dǎo)頻開(kāi)銷(xiāo)^[4]。對(duì)于上行數(shù)據(jù)信道，我們需要估計(jì)多個(gè)用戶(hù)到多個(gè)RRU之間的時(shí)延、多普勒等統(tǒng)計(jì)信息，采用參數(shù)化信道估計(jì)方法，可獲得較為[敏感詞]的解調(diào)參考信號(hào)的信道估計(jì)值。

下行信道狀態(tài)信息參考信號(hào)（CSI-RS）對(duì)下行共享信道的信道估計(jì)有重要的輔助作用。采用終端透明的跟蹤參考信號(hào)（TRS）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)RRU復(fù)合信道的統(tǒng)計(jì)特性獲取。但是，當(dāng)無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)采用以用戶(hù)為中心的傳輸方法時(shí)^[7]，只有部分RRU為用戶(hù)服務(wù)，采用傳統(tǒng)的TRS，會(huì)造成統(tǒng)計(jì)特性測(cè)量的不匹配。因此，在以用戶(hù)為中心的無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，需要研究CSI-RS配置和設(shè)計(jì)。

2.2  分布式傳輸方法

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)蜂窩的無(wú)限擴(kuò)展，需要考慮分布式協(xié)作接收機(jī)和預(yù)編碼。對(duì)于上行接收機(jī)，在RRU側(cè)采用獨(dú)立的多用戶(hù)檢測(cè)可以分離多個(gè)用戶(hù)的信號(hào)，多用戶(hù)檢測(cè)可采用最大比合并、迫零、最小均方誤差、最大似然等接收機(jī)。多用戶(hù)檢測(cè)后的用戶(hù)信號(hào)經(jīng)過(guò)量化后發(fā)送到下一級(jí)進(jìn)行用戶(hù)信號(hào)的合并。對(duì)于下行預(yù)編碼，可以采用RRU獨(dú)立的最大比發(fā)送、迫零預(yù)編碼或正則化迫零預(yù)編碼?？紤]到在RRU側(cè)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的接收機(jī)或預(yù)編碼前傳開(kāi)銷(xiāo)較大、性能較差，需要研究部分RRU聯(lián)合的接收機(jī)或部分RRU聯(lián)合預(yù)編碼。

如前所述，整體上無(wú)蜂窩系統(tǒng)的信道在時(shí)頻上的變化較大。采用聯(lián)合預(yù)編碼和接收機(jī)的難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。例如，當(dāng)多個(gè)子帶采用同一個(gè)預(yù)編碼時(shí)，子帶不能夠太寬。采用文獻(xiàn)[4]的干擾抑制接收機(jī)時(shí)，相同干擾抑制矩陣的子帶寬度也不能太寬。

與上下行傳輸相關(guān)的還有終端上行的功率控制和下行的多用戶(hù)功率分配。與傳統(tǒng)的集中式MIMO不同，對(duì)于無(wú)蜂窩系統(tǒng)需要根據(jù)終端的QoS需求，實(shí)現(xiàn)上行的功率控制。學(xué)術(shù)界對(duì)協(xié)作MIMO的下行功率分配有較多研究。但是對(duì)于無(wú)蜂窩系統(tǒng)，需要考慮算法的可擴(kuò)展性。另外，當(dāng)多RRU聯(lián)合預(yù)編碼時(shí)，功率分配需要考慮每個(gè)RRU的功率約束。文獻(xiàn)[8]提出了采用貪婪算法實(shí)現(xiàn)的可擴(kuò)展功率分配方法。

當(dāng)采用以用戶(hù)為中心的無(wú)蜂窩系統(tǒng)時(shí)，還需要研究用戶(hù)與RRU的關(guān)聯(lián)。由于多節(jié)點(diǎn)的協(xié)作能力，采用上行探測(cè)信道及接收信號(hào)強(qiáng)度等定位方法，可以獲得用戶(hù)位置信息。根據(jù)用戶(hù)位置信息，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與RRU的關(guān)聯(lián)，并可以輔助參考信號(hào)的復(fù)用。

3   高頻段無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO關(guān)鍵技術(shù)

毫米波是5G引入的新技術(shù)。由于毫米波的近光學(xué)、易被遮擋特性，鏈路的魯棒性是其主要挑戰(zhàn)之一。因此，當(dāng)前5G毫米波并沒(méi)有大規(guī)模的商用。另外，由于毫米波系統(tǒng)的符號(hào)持續(xù)時(shí)間短，其也是實(shí)現(xiàn)低時(shí)延的一個(gè)技術(shù)途徑。將協(xié)作傳輸技術(shù)引入毫米波系統(tǒng)，一方面可以解決其魯棒性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延超高可靠傳輸，另一方面，可以提高系統(tǒng)的頻譜效率，進(jìn)而提高系統(tǒng)總吞吐量。因此，毫米波大規(guī)模協(xié)作MIMO結(jié)合無(wú)蜂窩實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，將是滿(mǎn)足6G高峰值速率、高頻譜效率及低時(shí)延高可靠的關(guān)鍵技術(shù)之一。

然而毫米波無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO將面臨更多的挑戰(zhàn)，包括：

（1）受到相噪的影響以及毫米波射頻前端通道一致性的限制，整體的上下行信道是否具有互易性以及校準(zhǔn)的時(shí)效性尚需要研究。

（2）由于毫米波系統(tǒng)通常采用混合預(yù)編碼，在無(wú)蜂窩系統(tǒng)中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)和多用戶(hù)的波束掃描需要進(jìn)一步研究。

（3）毫米波的上行聯(lián)合接收具有較強(qiáng)的可實(shí)現(xiàn)性，但是，不同于低頻段，接收機(jī)需要設(shè)計(jì)模擬接收波束。根據(jù)上行探測(cè)信道可以求解出模擬接收波束。經(jīng)過(guò)模擬接收波束后，結(jié)合類(lèi)似低頻段的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方式，可解決上行的多用戶(hù)干擾。

（4）下行多用戶(hù)協(xié)作傳輸是系統(tǒng)的難題，尤其是如何獲得下行信道信息，實(shí)現(xiàn)混合預(yù)編碼。當(dāng)空口的互易性可用時(shí)，可使用協(xié)作的混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)^[9]。當(dāng)空口的互易性不可用時(shí)，需要終端反饋下行信道。采用人工智能的方式實(shí)現(xiàn)信道的壓縮反饋是近期的研究熱點(diǎn)^[10]，利用毫米波系統(tǒng)信道的稀疏性，反饋開(kāi)銷(xiāo)有望降低到可接受的程度。

4   基于無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO的網(wǎng)絡(luò)輔助全雙工技術(shù)

雙工方式也是移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)所關(guān)注的熱點(diǎn)。5G采用了靈活雙工。隨著同時(shí)同頻全雙工（CCFD）技術(shù)的逐漸成熟，其在6G中的應(yīng)用被進(jìn)一步關(guān)注。但是5G引入的靈活雙工以及CCFD在組網(wǎng)時(shí)，不可避免地面臨交叉鏈路干擾問(wèn)題^[11]，即：處于發(fā)送狀態(tài)的RRU對(duì)處于接收狀態(tài)的RRU的干擾和處于上行發(fā)送的終端對(duì)處于下行接收終端的干擾。無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO的協(xié)作傳輸能力為更加自由的雙工提供了有力支撐。

圖3給出了基于無(wú)蜂窩構(gòu)架的網(wǎng)絡(luò)輔助全雙工（NAFD）示意圖，它實(shí)現(xiàn)了真正意義上的靈活雙工方式^[12]。其主要工作原理包括：上下行無(wú)線鏈路在相同的頻率資源上同時(shí)進(jìn)行；每個(gè)RRU通過(guò)前傳鏈路連接到基站基帶處理單元（BBU），并由BBU實(shí)現(xiàn)聯(lián)合基帶處理；每個(gè)RRU由一個(gè)收發(fā)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送或接收或同時(shí)發(fā)送與接收，并由BBU根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)載決定合適的雙工方式。對(duì)于CCFD RRU而言，RRU的收發(fā)自干擾可以在模擬域上消除，因此我們可以將其看作為兩個(gè)RRU，一個(gè)用于上行接收，另一個(gè)用于下行發(fā)送。另一方面，對(duì)于發(fā)送RRU與接收RRU間的干擾，由于該鏈路的準(zhǔn)靜態(tài)特性，鏈路間的信道矩陣可以以很低的開(kāi)銷(xiāo)估計(jì)得到，且BBU的集中處理使得它可以提前獲得所有終端下行信號(hào)，從而可以在數(shù)字域上消除這種干擾。因此，在無(wú)蜂窩構(gòu)架條件下，可用多個(gè)半雙工RRU實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)全雙工，這也是我們把這種雙工方式稱(chēng)之為NAFD的原因。

NAFD系統(tǒng)仍然存在上行用戶(hù)對(duì)下行用戶(hù)的干擾。消除該干擾的主要途徑包括以下兩種：

1）當(dāng)下行用戶(hù)能夠估計(jì)出干擾用戶(hù)的信道時(shí)，可通過(guò)干擾消除技術(shù)消除上行用戶(hù)的干擾；

2）在BBU中采用聯(lián)合上下行用戶(hù)調(diào)度和分組配對(duì)或上行功率控制減輕這種干擾。

NAFD和現(xiàn)有的雙工技術(shù)相比，主要有以下不同和優(yōu)勢(shì)。首先，和傳統(tǒng)的時(shí)分雙工相比，NAFD能夠提供低時(shí)延的服務(wù)；和傳統(tǒng)的頻分雙工相比，NAFD能夠在不降低頻譜利用率的情況下支持非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)。其次，與5G靈活雙工技術(shù)相比，對(duì)于基于無(wú)蜂窩架構(gòu)的NAFD，RRU可以為半雙工或者CCFD，通過(guò)聯(lián)合處理，可以降低靈活雙工、混合半雙工和CCFD網(wǎng)絡(luò)中的交叉鏈路干擾。另外，基于無(wú)蜂窩架構(gòu)的NAFD可以支持5G NR的靈活時(shí)分雙工：當(dāng)所有的RRU都工作在半雙工模式，但是不同的RRU的時(shí)隙結(jié)構(gòu)不同，同一時(shí)刻，部分RRU發(fā)送、部分RRU接收，采用NAFD可降低這種場(chǎng)景引發(fā)的交叉鏈路干擾。理論上來(lái)說(shuō)，NAFD和CCFD的性能對(duì)比就類(lèi)似于分布式MIMO和集中式MIMO的對(duì)比，分布式MIMO可以獲得額外的功率增益以及宏分集^[13]。由于RRU密度的增大，NAFD可以獲得比CCFD更好的性能。

NAFD是一種基于無(wú)蜂窩架構(gòu)的自由雙工方式。目前，其仍然面臨較多問(wèn)題，主要包括：

（1）實(shí)際的5G NR系統(tǒng)中，由于上行要求的提前接收，RRU之間的收和發(fā)在時(shí)間上并不是對(duì)齊的，如何解決這種異步引發(fā)的干擾問(wèn)題，需要在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)時(shí)考慮。

（2）消除交叉鏈路干擾依賴(lài)于RRU之間的協(xié)作，采用集中式BBU方案時(shí)可以較好消除干擾，當(dāng)采用分布式收發(fā)時(shí)，干擾消除能力需要進(jìn)一步研究。

（3）采用完全動(dòng)態(tài)的RRU收發(fā)控制，需要從全局的角度去研究收發(fā)模式選擇^[14]，以降低干擾，提高系統(tǒng)容量。

5   結(jié)束語(yǔ)

無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO是打破傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模協(xié)作的有效途徑。它的基本理論繼承于多用戶(hù)分布式MIMO，已被廣泛證明有顯著的性能增益。隨著射頻器件的進(jìn)步，采用空口校準(zhǔn)，可支撐無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO協(xié)作傳輸，是深度挖掘sub-6GHz系統(tǒng)的頻譜效率、提升有可靠性的有效途徑。經(jīng)過(guò)近20年的研究和不斷的試驗(yàn)驗(yàn)證^[4]，無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO將在6G系統(tǒng)發(fā)揮重要的作用。無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO的思想應(yīng)用在毫米波系統(tǒng)中，將對(duì)超級(jí)上行有重要的支撐作用，是進(jìn)一步深耕毫米波頻段的重要技術(shù)途徑。但需要看到，無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO應(yīng)用于毫米波仍有較多的問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其可實(shí)現(xiàn)性。無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO是解決CCFD組網(wǎng)面臨的干擾問(wèn)題的重要手段，但是如何解決更加自由靈活的雙工方式引入的干擾，還有很多的工作需要進(jìn)一步深入研究。