想要实现5G大范围服务,就要首先牢牢掌握这些技术
频率大于 24 GHz 以上频段(通常称为毫米波)应用于移动宽带通信。大量可用的高频段频谱可提供极致数据传输速度和容量,这将重塑移动体验。但毫米波的利用并非易事,使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗(信号衍射能力有限)。通常情况下,毫米波频段传输的信号甚至无法穿透墙体(回想一下你家的 5GHz Wi-Fi 有多容易被墙体屏蔽),此外,它还面临着波形和能量消耗等问题。
不过,我们已经在天线和信号处理技术方面取得了一些进展。通过利用基站和设备内的多根天线,配合智能波束成型和波束追踪算法,可以显著提升 5G 毫米波覆盖范围,排除干扰。同时, 5G NR 还将充分利用 6GHz 以下频段和 4G LTE ,让毫米波的连接性能更上一层。
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图 11:Qualcomm 5G NR 毫米波试验
在毫米波领域,Qualcomm 一直走在前沿。我们实现了移动设备中的 802.11ad 60 GHz 芯片的商业化,除此之外,我们也在积极研发和测试 28GHz 频段(可扩展至其他频段)的毫米波原型。不久前,我们在一个人口密集的住宅区附近做了一次模拟实验,现场数据显示,视距内(line-of-sight)的覆盖可达 350 米,而非视距(Non-Line-of-Sight)的覆盖可达 150 米。另外,我们最近还发布了第一块 5G 毫米波调制解调器,骁龙 X50,以支持今年下半年的 5G 毫米波早期实验部署。
3. 频谱共享(Spectrum sharing techniques)
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图 12:频谱共享
使用共享频谱和非授权频谱,可将 5G 扩展到多个维度,实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景。这不仅将使拥有授权频谱的移动运营商受益,而且会为没有授权频谱的厂商创造机会,如有线运营商、企业和物联网垂直行业,使他们能够充分利用 5G NR 技术。5G NR 原生地支持所有频谱类型,并通过前向兼容灵活地利用全新的频谱共享模式。这为在 5G 中创新的使用频谱共享技术创造了机遇。我们在频谱共享技术领域,同样走在前沿,比如 LTE-U,LAA, LWA, CBRS, LSA, 还有MulteFire,这些技术已经用在了 LTE 上,5G NR 将在这基础上加以创新。
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图 13:5G NR 原生地支持所有频谱类型
4. 先进的信道编码设计(Advanced channel coding design)
目前 LTE 网络的编码还不足以应对未来的数据传输需求,因此迫切需要一种更高效的信道编码设计,以提高数据传输速率,并利用更大的编码信息块契合移动宽带流量配置,同时,还要继续提高现有信道编码技术(如 LTE Turbo)的性能极限。在这方面,Qualcomm 促成了行业统一采用 LDPC 信道编码,LDPC 编码已被证明,对于需要一个高效混合 HARQ 体系的无线衰落信道来说,它是理想的解决方案。从下图可以看出,LDPC 的传输效率远超 LTE Turbo,且易平行化的解码设计,能以低复杂度和低时延,扩展达到更高的传输速率。
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图 14:大信息块长度下不同信道编码的表现
总结:我们在开头提到,5G 并非凭空而来,它的实现有赖于对现有技术的深入研究利用,比如用在 LTE Advanced 和 LTE Advanced Pro 上的载波聚合、LTE 物联网、车联网等技术。未来两年,4G 和 5G 将平行发展,一边是 4G 的继续成熟,一边是 5G 的创新研发。根据 3GPP 的规划,Release 15 预计会在 2018 年 6 月发布,不过由于行业的推动,这个时间很可能会提早三五个月,保守估计,5GNR 的大规模商业化部署最早将在 2019 年开始。
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图 15:5G 研究项目长期规划
作为移动通讯行业的领军企业之一,推动 5G 尽早实现,我们责无旁贷,我们也在用实际行动积极推动 5G 的创新和构建,正如 Qualcomm CEO 史蒂夫·莫伦科夫所言:"我们发明的一切、改进的一切以及克服的每一项困难,都为创造 5G 技术的无限机遇奠定了坚实的基础。当别人在谈论 5G 时,我们已开始着手构建。"
就像我们以开创性的贡献,将 3G 和 4G 融入今天的生活,我们会与合作伙伴协作前行,不断拓展无线通信的边界,将世界带向 5G,让万物互联更快到来。
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