未來5-10年的商業(yè)需求要求5G能夠提供更高的速率

作為IMT2020主要的候選技術(shù)， 5GNR在3GPP的快馬加鞭地統(tǒng)一協(xié)調(diào)下急速前行，按照計(jì)劃，今年第一個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn)會(huì)凍結(jié)，將為運(yùn)營商提供一套5G初期部署的可行方案。

5GNR 是5G New Radio的簡稱，是當(dāng)今通信產(chǎn)業(yè)最炙手可熱的研究和開發(fā)重點(diǎn)，除了企業(yè)間的競爭，國家與國家之間的產(chǎn)業(yè)政策的競爭也十分激烈，頻譜是直接交鋒的戰(zhàn)場。

貌似5G比4G多1G，可實(shí)際上，5G的情懷可比4G大了許多，可以說4G還在量變的最后階段，5G已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的改變。按照現(xiàn)在流行的話講，發(fā)生了“結(jié)構(gòu)性”變化。

5G除了會(huì)在成熟的流量消費(fèi)的商業(yè)模式（eMBB）上更進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)，進(jìn)一步降低流量成本，還瞄準(zhǔn)了物聯(lián)網(wǎng)和垂直行業(yè)，包括海量機(jī)器通信類型(Mmtc)的物聯(lián)網(wǎng)以及關(guān)鍵任務(wù)型(uRLLC)業(yè)務(wù)。見下圖國際電聯(lián)關(guān)于IMT2020技術(shù)的業(yè)務(wù)類型的描述：

Source：ITU Recommendations09/2015

第一版5GNR標(biāo)準(zhǔn)（3GPP Release 15）將會(huì)支持增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB），同時(shí)也計(jì)劃支持部分URLLC功能，mMTC將可能在第二版5G NR標(biāo)準(zhǔn)中被囊括其中。

新頻譜和新帶寬會(huì)引入更多信號(hào)質(zhì)量的問題

Source: GSA Report Feb 2017

未來5-10年的商業(yè)需求要求5G能夠提供更高的速率，例如在線游戲，流媒體內(nèi)容分發(fā)等目前由于4G技術(shù)局限，還只能提供在較低分辨率的圖像質(zhì)量, 如果你是手游發(fā)燒友，即使能容忍鋸齒感明顯的畫面，也不會(huì)容忍在你等待卡頓期間，別人已經(jīng)把你的游戲角色PK出局的悔恨。手機(jī)信號(hào)再好，時(shí)延一般在幾十毫秒，也還是會(huì)明顯感覺有延遲。當(dāng)大部分人意識(shí)到這一點(diǎn)的時(shí)候，5G未來已來。

為了實(shí)現(xiàn)更高速率、更低時(shí)延，5G計(jì)劃使用更大帶寬的信號(hào)和更高的頻譜，截止目前，5GNR Release 15 定義的全球頻譜范圍已經(jīng)到了52.6GHz，并在100GHz范圍內(nèi)尋求更多頻譜，而且子載波帶寬已經(jīng)高達(dá)400MHz，并且還可以通過載波聚合的方法實(shí)現(xiàn)更大的帶寬。與此同時(shí)，由于路損、平坦度、相位噪聲、線性度等問題引入的信號(hào)質(zhì)量下降是5G必須要糾正的困難和挑戰(zhàn)。

高級波束賦形技術(shù)需要系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)

5G為了進(jìn)一步提高頻譜效率、克服傳播損耗等問題，5G 大規(guī)模天線基站普遍采用波束賦形技術(shù)?；疽ㄟ^波束掃描找到手機(jī)，然后手機(jī)和基站之間通過業(yè)務(wù)波束信號(hào)建立業(yè)務(wù)交互。這是一個(gè)很吸引人的設(shè)計(jì)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來也是非常復(fù)雜的。波束使用同頻還是異頻，波束參數(shù)，信號(hào)質(zhì)量、端到端性能，OTA射頻性能等看起來簡單幾個(gè)問題，其實(shí)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真階段就要考慮進(jìn)來，一個(gè)成功的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠顯著降低產(chǎn)品生命周期各階段的風(fēng)險(xiǎn)。

波形和可變的參數(shù)集影響著信號(hào)峰均比

5G NR Release 15 使用CP-OFDM的波形并能適配靈活可變的參數(shù)集?？勺儏?shù)集可以將不同等級和時(shí)延的業(yè)務(wù)復(fù)用在一起，并允許毫米波頻段采用更大的子載波間隔。由于信號(hào)不再保持正交性，由此引入了大峰均比的問題和子載波干擾的問題。在上行信道，UE的發(fā)射功率受限并且對功率效率要求較高，于是采用DFT-S-OFDM波形來既降低信號(hào)的峰均比。

毫米波需要OTA測試

5G 的頻段擴(kuò)展到了毫米波，當(dāng)享受到毫米波帶寬大、頻譜資源豐富的優(yōu)勢時(shí)，同時(shí)也面對著傳統(tǒng)測試方法不再適用的問題。典型地毫米波基站，天線和芯片一體化，天線陣間距在毫米量級，已經(jīng)不能再適用于6GHz以下頻段的傳導(dǎo)測試，新的OTA空口測試勢在必行。一個(gè)經(jīng)濟(jì)型的緊縮場方案為5G低成本測試提供了一個(gè)良好選擇。

雙連接、多制式信號(hào)的共存干擾問題

5G 初期階段面臨著與LTE系統(tǒng)共存和同時(shí)連接的使用場景，在5G商用后的相當(dāng)長一段時(shí)間3G、2G、Wifi、BT等信號(hào)仍然存在。由于頻譜碎片化，信號(hào)共存干擾問題越發(fā)明顯，對于諧波、雜散、鄰道干擾等問題需要加強(qiáng)監(jiān)測和評估。

核心網(wǎng)的變化——智能化、云化、虛擬化

5G的業(yè)務(wù)類型更加多樣，需要核心網(wǎng)能夠后變得更加靈活、智能、可重配。 5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)用來應(yīng)對業(yè)務(wù)多樣性，降低網(wǎng)絡(luò)成本，讓運(yùn)營商能夠動(dòng)態(tài)優(yōu)化對某一業(yè)務(wù)或區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置，從而提高網(wǎng)絡(luò)能力，提高真實(shí)用戶體驗(yàn)。Cloud RAN 將基帶處理能力集中在云端，對于降低功耗和網(wǎng)絡(luò)容量的動(dòng)態(tài)優(yōu)化非常有效。

5G創(chuàng)新仍在路上

5G的結(jié)構(gòu)性變化將無線網(wǎng)絡(luò)推向更加廣闊的業(yè)務(wù)場景。大規(guī)模天線、波束賦形、毫米波技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)切片等等都是為了應(yīng)對新的業(yè)務(wù)需求而引入的新技術(shù)。然而5G的創(chuàng)新之路并未停止，面向未來的10年社會(huì)進(jìn)步所帶來的新業(yè)務(wù)需求、新商業(yè)模式，5G還會(huì)繼續(xù)引進(jìn)新的技術(shù)，而這也給我們通信人的帶來巨大機(jī)會(huì)。