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从高通5G最新进展说起,揭秘5G背后的连接技术

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4G正热,5G先行,目前整个通信行业正处于5G标准化的初级阶段,预计在2018年确定5G技术形式及规格,2020年正式商用。

周雅 来源:CNET科技资讯网 【原创】 2016年7月7日

关键字:高通 5G 5G NR 中移动 物联网

CNET科技资讯网 7月7日 上海(文/周雅):4G正热,5G先行,目前整个通信行业正处于5G标准化的初级阶段,预计在2018年确定5G技术形式及规格,2020年正式商用。在今年MWC上海世界移动大会期间,高通举办了先进连接技术沟通会,Qualcomm高级副总裁兼大中华区首席运营官罗杰夫透露,高通早已经开始研发5G技术。热衷于研发的高通,目前全球累计投入已达400亿美元。

高通研发高级副总裁Durga Malladi与高通研发副总裁范明熙随后接受CNET采访时,详细解读了高通的5G连接技术。

 科普:从高通5G最新进展说起,揭秘5G背后的连接技术

从左至右:Qualcomm研发副总裁范明熙,Qualcomm研发高级副总裁Durga Malladi

高通5G进展:面向未来10年的5G新空口,已经标准化

在MWC上海世界移动大会上,高通正式推出5G新空口(New Radio,NR)原型系统和试验平台,在6GHz以下频段上运行,通过此平台可以实现每秒数千兆比特数据速率和低时延的创新5G设计。

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5G新空口原型系统包括基站和用户设备(UE),并充当试验平台以验证 5G新空口功能,支持超过100MHz的大射频带宽,可实现每秒数千兆比特的数据传输速率;它还支持全新的集成子帧设计,空口传输时延较当今4G LTE网络显著降低。

该原型系统所采用的设计正被用于推动3GPP进程以帮助移动运营商、基础设备商和其他行业参与者及时开展5G NR测试,并且支持未来5G NR商用网络启动。作为Release14的一部分,3GPP 5G NR研究项目已经展开,并将纳入至Release 15工作项目中。

罗杰夫表示,6 GHz以下的5G新空口试验平台是对已经公布的28 GHz毫米波的技术补充,后者能够利用先进波束成形和波束追踪技术,在非视距环境中保证高速连接和移动宽带通信的稳定。“6GHZ以下频段可以实现灵活部署以及支持全面网络覆盖和广泛用例,同时可以实现每秒数千兆比特的数据速率和低时延。”

什么是5G多模、多连接技术至关重要

高通的5G愿景是构建一个 “统一的连接架构”。 统一5G设计将支持所有的频谱类型和频段,也就是说,将授权频谱、共享授权频谱、非授权频谱全部使用起来。

从频谱从所占据的频谱空间的范围看,频谱将被分切成为三个频段:即1GHz以下的频段,拥有覆盖优势,为物联网所用;1GHz-6GHz针对增强移动宽带和关键业务服务的更宽带宽;6GHz以上用于短程连接和极致移动宽带。而毫米波则将是往高速连接和极致带宽发展的一个必然方向。

高通高级研发总监兼中国区研发中心负责人侯纪磊表示,根据频谱的频道,5G业务类型总体分为三种方式。第一种是增强型移动宽带,第二种是关键业务型服务,第三种是海量物联网。

其中,在增强型移动宽带方面,顾名思义,是非常强调“高速率”的解决方案。比如高清视频、以及虚拟现实等,这些通过连接的方式能够增强互联网体验的,都属于增强宽带的应用方式。谈到关键业务类型服务,其中一个非常重要的就是超低时延、高可靠性,自然而然,大家会想到工业互联网、工业机器人以及消费类机器人,这些都是关键业务型服务的重要体现。

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在5G标准化阶段,高通正在做的是,原生地将各种先进的无线技术和连接模式包含在统一的设计框架之上。比如说,5G设计将支持在小基站超密集部署的情况下以完全自配置的方式实现超高效率;5G也将支持用户终端在不同基站配置的情况下,通过空间协调的模式从多个基站之间同时获得益处;此外,5G还将包括毫米波、低时延及超可靠通信、针对不同终端的波束成型技术、大规模MIMO技术、端到端(D2D)通信等先进技术。最终,所有的先进无线技术都将在5G的统一设计框架下实现。

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目前,业界处于5G标准的启动初期阶段。大家自然会问到:5G的发展过程中,4G的演进和5G有什么关系?

高通认为,4G LTE是5G平台的重要组成部分。5G从现在的标准制定到最终的商用实现,大概会在2019年-2020年这两个时间点上。

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在商用之前,高通也看到LTE本身,从LTE Advanced,LTE Advanced Pro,以及将来的发展,也有非常强劲的演进路线。这里面体现在几个重要的方面。

第一个是对非授权频谱连接的应用,也就是高通所说的LAA或eLAA。

第二个方面叫做大规模的MIMO(Massive-MIMO),就是如何不光利用水平方向,而是把垂直方向的MIMO特性都更好地利用,使得MIMO的性能在通讯系统中实现更好的体验。

第三个方面是从低时延的角度,在一定程度上对一些关键性业务,在4G层面给予很好的满足。从车联网和对智能汽车的支持来看,高通也看到在蜂窝技术的角度有非常好的应用方向叫作V2X(车辆与万物)。车载LTE也是一个非常重要的演进部分。

但现在,高通在5G角度提出了新的概念:在4G和5G之间,多模、多连接技术对5G成功至关重要。

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多连接主要体现在两个非常重要的优势上:第一是,5G业务在初期建网时,可以跟4G共用同样的核心网络。这样对于5G初期的业务开展和服务提供,都能起到非常好的平滑过渡作用。第二是,如果能够实现4G和5G双连接的话,在速率、用户体验、覆盖增强等方面,也都会提供非常好的支持作用。

总而言之,5G新空口是一个更加强大、统一的空中接口。它表现在多样化的部署模式,包括宏基站、小基站,还有室内的部署系统;也有包括多元化的频谱、多元化的服务、多元化的终端等,但最终都是在统一的设计框架下得以实现的。

“5G实际上现在还处在 ‘标准化’ 的阶段。”Durga Malladi再次强调,高通打造5G新空口试验平台的一个理念是,希望能够用这个原型在整个标准化制定过程中产生一定影响,同时,这个平台也可以用作和全球运营商进行基于5G新空口相关标准测试的工作。

如何克服5G毫米波的挑战

在很多谈论5G的场合中,都能听到毫米波的概念。毫米波指的是,在非常高的频段,一般在几十GHz的范围内,而且往往能提供像200MHz、500MHz甚至于1GHz的较大带宽,而超高带宽将支持较高的数据速率,供人们予以应用。

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在这方面,高通的进展主要在三方面。一方面,在 Wi-Fi的802.11ad 系统上,推出了在 60GHz频段上的商用芯片组,其采用的是高通 VIVE 802.11ad技术,使用了32根天线阵列传输毫米波。攻克了商用芯片组的两大难点,其一是把这么大的带宽做在非常小的系统上,其二是要将功耗降到非常低的水平。

另一方面,尤其是10GHz以上的毫米波,往往在覆盖上面临挑战。相应地,高通也研发了基于28GHz的端到端原型,这个原型不仅支持室内单个房间的覆盖,还可以支持室内到室内、室外到室内等多种场景的覆盖。

第三个方面,Durga Malladi表示,在28GHz以上的频段上,移动传输会面临挑战。在原型的设计过程中,高通运用了大量的天线技术,基站侧用了128根天线、终端侧用了16根天线,并采用波束成型技术,以强调稳健性。所谓波束成型技术,其中一个用例就是,未来你拿着一部5G终端,当你移动的时候,这个技术能够非常精准地跟踪你,保证你的连接不中断,即使是在非视距的环境中,也就是基站和用户之间不存在任何视距元素,该毫米波技术可以利用楼宇或周围环境物的反射,始终保持基站与终端之间链路的连接。这样的设计,对于毫米波实现其极致性能并提供良好用户体验有重要支持作用,是5G非常关键的一个方面。

除了毫米波,如何解决频谱资源稀缺挑战

“用户其实并不太关心他们的手机采用的是哪种连接,他们关心的是用户体验。” Durga Malladi表示,高通期望,在未来5G时代,终端侧集成多种无线技术,并始终保持接入其中一种连接,还可根据接入点的可用性利用其他无线技术作为补充。

在高通看来,5G技术是可以利用大量频段的一个无线通信技术,除了5G新空口原型所针对的所有6GHz以下频段,在毫米波频段上,尤其对于从24GHz到32GHz、37GHz到39GHz的频段来说,在不同的地域,5G都有大量的频谱资源可用,而不单单只是毫米波。

范明熙则补充道,在连接方面,非常重要的一点是继续沿袭载波聚合技术。今天的载波聚合以LTE作为主载波,然后通过聚合其他辅载波以增加数率带宽。目前已经有一种技术叫LTE Wi-Fi链路聚合,以LTE载波作为主载波并将控制信令放在LTE上面,同时以Wi-Fi作为辅载波并把数据增强放在Wi-Fi上,这是载波聚合其中一种技术;另一种基于LTE的载波聚合技术叫LAA(辅助授权接入),它已经在3GPP完成了标准化。这项技术依然以LTE作为主载波,辅载波使用经优化的非授权频谱。

所以说,高通在LTE上已经实现了授权频谱和非授权频谱的结合,或者让LTE独立在非授权频谱上。未来5G面世以后,5G连接也可以作为载波聚合的元素——比如说,可以使用LTE作为主载波,并使用5G的宽带频段作为辅载波;甚至,当5G技术得到进一步发展,5G的宽带频段将既可以放在授权频谱,也可以放在非授权频谱。

未来,载波聚合技术可以采用4G或5G作为主载波,这很大程度上取决于网络覆盖情况。如果5G覆盖良好,可以采用5G作为主载波。如果5G覆盖较弱,可以采用4G作为主载波,并将数据增强放在5G辅载波上。

未来,5G的共享频谱里面操作的技术依然会是有两种,一种是跟授权频谱一起做载波聚合,另外一种是独立操作于共享频谱或者非授权频谱的技术。无论是在更高的频段还是低频段,出于覆盖考虑,运营商还是可能会使用低频和高频两个频段同时来做载波聚合。所以当覆盖比较好的时候,就会能得到比较高的速率,当离开这个高频的覆盖之后,网络依然可以得到普通的连接。

话到最后,Durga Malladi表示,关于5G研发,其实高通早在2006年就开始启动了,整个5G标准化的过程进展也非常顺利。总体来讲,高通对于自己研发的节奏和进展信心满满。

这么看来,相信高通也能尽快把5G的商业化之路提上日程。


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