想要实现5G大范围服务，就要首先牢牢掌握这些技术

6：5G NR 可针对不同服务进行高效多路传输

 

面对这一需求，Qualcomm 正积极推动 CP-OFDM（循环前缀正交频分复用）加窗技术，大量的分析和试验结果表明，它能有效减少频带内和频带外的辐射，从而显著提高频率局域化。CP-OFDM 技术的效果已被实践证实，现在正广泛应用于 LTE 网络体系中。

 

二．灵活的框架设计

 

显然，要实现 5G 的大范围服务，仅有基于 OFDM 优化的波形和多址接入技术是远远不够的。设计 5G NR 的同时，我们还在设计一种灵活的 5G 网络架构，以进一步提高 5G 服务多路传输的效率。这种灵活性即体现在频域，更体现在时域上，5G NR 的框架能充分满足 5G 的不同的服务和应用场景。

 

图 7：5G NR 灵活的框架设计

 

1. 可扩展的时间间隔（Scalable Transmission Time Interval (TTI)）

 

相比当前的 4G LTE 网络，5G NR 将使时延降低一个数量级。目前LTE网络中，TTI（时间间隔）固定在 1 ms（毫秒）。为此，3GPP 在 4G 演进的过程中提出一个降低时延的项目。尽管技术细节还不得而知，但这一项目的规划目标就是要将一次傅里叶变换的时延降低为目前的 1/8（即从1.14ms降低至 143µs（微秒））。而为了支持"长时延需求"的服务，5G NR 的灵活框架设计可以向上或向下扩展 TTI（即使用更长或更短的 TTI），依具体需求而变。

 

除此之外，5G NR 同样支持同一频率下以不同的 TTI 进行多路传输。比如，高 Qos（服务质量）要求的移动宽带服务可以选择使用 500 µs 的TTI，而不是像 LTE 时代只能用标准 TTI，同时，另一个对时延很敏感的服务可以用上更短的 TTI，比如 140 µs，而不是非得等到下一个子帧到来，也就是 500 µs 以后。也就是说上一次传输结束以后，两者可以同时开始，从而节省了等待时间。

 

2. 自包含集成子帧（Self-contained integrated subframe）

 

自包含集成子帧是另一项关键技术，对降低时延、向前兼容和其他一系列5G特性意义重大。通过把数据的传输（transmission）和确认（acknowledgement）包含在一个子帧内，时延可显著降低。下图展示的是一个 TDD 下行链路子帧，从网络到设备的数据传输和从设备发回的确认信号都在同一个子帧内。而且通过 5G NR 独立集成子帧，每个 TTI 都以模块化处理完成，比如同意下载→数据下行→保护间隔→上行确认。

 

图 8：5G NR 独立集成子帧

 

模块化同样支持不同类型的子帧为未来的各种新服务进行多路传输，配合 5G NR 框架支持空白子帧和空白频率资源的设计，使其拥有向前兼容性——未来的新型服务可以以同步或非同步状态部署在同一频率内。

 

三．先进的新型无线技术（Advanced wireless technologies）

 

我们在开头提到过，5G 必然是在充分利用现有技术的基础之上，充分创新才能实现的，而 4G LTE 正是目前最先进的移动网络平台，5G 在演进的同时，LTE 本身也还在不断进化（比如最近实现的千兆级4G+），5G 不可避免地要利用目前用在 4G LTE 上的先进技术，如载波聚合，MIMO 技术，非共享频谱的利用，等等；可以说，5G 在很大程度上是以 4G 为基础的。

 

1. 大规模 MIMO（Massive MIMO）

 

图 9：大规模 MIMO

 

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是目前无线通信领域的一个重要创新研究项目，通过智能使用多根天线（设备端或基站端），发射或接受更多的信号空间流，能显著提高信道容量；而通过智能波束成型，将射频的能量集中在一个方向上，可以提高信号的覆盖范围。这两项优势足以使其成为 5G NR 的核心技术之一，因此我们一直在努力推进 MIMO 技术的演化，比如从 2x2 提高到了目前 4x4 MIMO。但更多的天线也意为着占用更多的空间，要在空间有限的设备中容纳进更多天线显然不现实，所以，只能在基站端叠加更多 MIMO。从目前的理论来看，5G NR 可以在基站端使用最多 256 根天线，而通过天线的二维排布，可以实现 3D 波束成型，从而提高信道容量和覆盖。

 

2. 毫米波（mmWave）

 

图 10：毫米波

 

对无线通信稍有了解的人应该知道，频率越高，能传输的信息量也越大，也就是体验到的网速更快。正是因为这一优势，我们把目光聚焦在了频率极高的毫米波上（目前毫米波主要应用于射电天文学、遥感等领域）。全新 5G 技术正首次将