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重新定义一切,5G NR技术与格局浅释

时间:2017-10-28      来源:ZAEKE      作者:一诺
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 2017年10月17日是注定要被载入移动通讯史册的一天——高通宣布在面向移动端的骁龙X50 5G调制解调器,完成了人类史上首次28GHz毫米波上的5G数据连接。一同发布的,还有首款5G智能手机参考设计。

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在联发科、三星和华为等竞争对手还在跟进千兆LTE的时候,高通完成5G数据连接的潜台词,是高通已经做出了面向移动设备的端到端5G设计了。大家或许连4G+都还没用上,高通就已经开始把的5G概念实体化了。根据预计,高通骁龙X50 5G NR调制解调器系列,将于2019年上半年出现在移动设备上。

移动通讯是高通的主场,这也是极少数一直以超越摩尔定律速度增长的领域。即将到来的5G被业界寄予了厚望,部分厂商把5G誉为继蒸汽机和电力之后,下一个开启人类新纪元的变革。但5G有什么足以改变世界的特性呢?

无线通讯:在频率与波长的镣铐下的舞蹈

说到网络演进就不得不提3GPP(3rd Generation Partnership Project,即第三代合作伙伴计划)这个专门负责制定标准的组织了。高通、爱立信、华为等众多芯片和手机厂商都是其成员。3GPP的标准由诸多“Release”构成,从2010年开始的LTE-A(国内称4.5G)就已经发展Rel-10/11/12了,对应的产品是大家已经很熟悉的高通骁龙X10/X12/X16等LTE调制解调器,其标志是利用MIMO多发多收和载波聚合技术。

再往后的演变中,千兆级LTE、窄带物联网、C-V2X都属于Rel-13/14,而现在还未正式成型的5G NR则是Rel-15。5G NR中文译称5G新空口技术,当中的后缀“NR”指代new radio(新无线电通信),其和4G LTE是相互相容和递进式的技术,它们很可能会在一段时间内同时演进。

无论演进到多少代,无线通讯的原理都是发射端人为制造有规律的无线电,接收端进行解码。对于大家最关心的速度,影响最明显的是频率和带宽两个指标。从最开始的模拟信号语音传输,到2G数字语音,再到GPRS、CDMA、LTE和即将到来的5G,万变不离其宗的是,要提高数据传输速度、密度和数据量,就得提高信号的频率。

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为了规范电磁波的使用,人类人为硬性划分了不同的频率范围(即频段)。大家熟知的CDMA800/GSM850/900,指代的就是频率。而为了同时运送更多的信息,最简单粗暴的方式就是增加频率段,也就是带宽。在4G时代,Band 42/43已经从用到了3.8GHz的高频了,而5G为了避开低频的拥堵环境、降低延时和提高速度,其频率超过了6GHz,当中最被看好的28GHz和60GHz已经跨进了毫米波的领域。

超高频和毫米波,决定并衍生出5G的众多与众不同的特性:高频就意味着可以做到更低的时延,4G时代的数十毫秒网络响应,在5G中会低于1毫秒;因为频率越高衰减越快,高频的无线电环境极其干净,且可以使用的带宽极大,28GHz频段的可用频谱宽度高达1GHz,而 60GHz频段更是达到了2GHz,对比4G只有100MHz的可用频谱宽度,但这一项就能让传输速率翻10倍了。

早期的5G“预设速度”是1Gbps,这个数字其实高通在骁龙835上所搭载的X16 LTE调制解调器已经达到了,随后的骁龙X20 LTE 调制解调器更是达到了1.2Gbps。但这个数据规格究竟有多快呢?以机械硬盘的SATA 3接口为例,其速度也仅有6Gbps,速度被以后继续演进的5G标准超越,只是时间问题。为了应对超高频率的新特性,后面提到的基于OFDM的波形优化、大规模MIMO、毫米波、微基站、新的信道编码、授权和共享/非授权频谱等多种技术应运而生。

5G NR,暴力的速度与超低时延

《5G经济》研究报告预计,5G相关的产品和服务,在2035年将会创造2200万个工作岗位,创造的总价值达到12万亿美元,已经持平全美国在2016年的全部消费支出了。为了面向未来留下余量,5G除了速度和吞吐量之外,还被设计成成向下兼容、功能众多的统一连接构架。

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