怎样提升高速移动环境中4G和5G的信号质量？

　　一般来说，无线基站的信号覆盖范围只有几公里，而5G基站的覆盖范围会更小。当我们乘坐高铁旅行的时候，基站就会不断的切换。也就是说，我们在这种高速移动的环境中，手机信号会从一个基站小区信道切换到另一个基站小区信道，也就可能会导致信号质量变差甚至掉线。下面我们来看看有没有一种技术方案可以解决这些问题。
　　众所周知，如上所述的高移动环境（例如高铁）的通信会遭受严重的多普勒扩展，导致当前4G5G网络中广泛采用的正交频分复用（OFDM）调制性能的降低。物理知识理解起来太复杂，简单的说，多普勒效应的意思就是手机运动的速度太快，信号都追不上，当信号到达的时候已经错位了。
　　这个问题在不久前的IEEE研讨会讨论过，期望6G网络中候选开发的OTFS（正交时频空间）波形技术能成为有效的解决方案。相比传统的时频域OFDM，OTFS在时延多普勒域对通信系统的描述可以获得相对更稀疏更稳定的信道描述形式。如下图是OTFS与OFDM的频谱效率对比。
　　但是，对于我们当前的4G5G网络，是否有一种修复技术可以应用在当前基于OFDM的4G5G的网络中，在通过使用MUMIMO的网线中缓解高速通信中的多普勒问题。
　　我们知道，在高速通信场景中一组无线介质的反射器，其中一方是移动的，比如说手机，而另一些是静态的天线。电磁波通过空气传播，有时电磁波会从每个反射器上反射，因此接收到的信号将会是所有这些反射的叠加。
　　从数学上讲，每个反射器都会给传播的电磁波引入一个小失真。这个失真是时间延迟和多普勒频移的组合。因此，整个信道是通过其组成反射器的时延多普勒特性来指定的。
　　传统上，时延多普勒变量通常应用于雷达技术，以通过延迟（距离）和多普勒属性（速度）来表示分离运动目标。当应用在通信网络中时，我们也可以产生出一个时延多普勒信道描述形式。
　　这种信道描述形式是通过时间和频率偏移操作的叠加来指定的，并反映了反射器的几何形状。其最重要的特性可能是它的变化远比传统时频信道表示中经历的快速相位变化要慢得多，如下图所示，这种信道劣化过程的减慢对各种MUMIMO网络具有重要意义。
　　总之，时延多普勒信道描述形式可以让我们产生一个可靠的几何信道模型，使得在高移动环境下能够对时间和频率上进行准确地学习和预测。当结合到MUMIMO架构中时，它可以实现用户智能配对和SNR预测，从而提高任何波形的频谱效率和性能。
　　其本质还是一种适用于移动网络的频谱倍增技术，可在支持FDD和TDD以及任何一代网络中运行，无需更换现有手机、天线等设施。
　　在4G和5G的时延多普勒研究中，用于无线通信的延迟多普勒的创新可以追溯到2010年，并从2018年开始可以提供将时延多普勒信道描述的软件产品。这些软件技术利用现有的上行链路参考信号（例如SRS和DMRS）与周期性DLCQI报告一起提取稳健的几何信息并计算下行链路SINR和预测下行链路CSI即使在相距多达400MHz的成对FDD频谱上也是如此。
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