作為IMT2020主要的候選技術, 5GNR在3GPP的快馬加鞭地統(tǒng)一協調下急速前行,按照計劃,今年第一個5G標準會凍結,將為運營商提供一套5G初期部署的可行方案。
5GNR 是5G New Radio的簡稱,是當今通信產業(yè)最炙手可熱的研究和開發(fā)重點,除了企業(yè)間的競爭,國家與國家之間的產業(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已經發(fā)生了質的改變。按照現在流行的話講,發(fā)生了“結構性”變化。
5G除了會在成熟的流量消費的商業(yè)模式(eMBB)上更進一步提高用戶體驗,進一步降低流量成本,還瞄準了物聯網和垂直行業(yè),包括海量機器通信類型(Mmtc)的物聯網以及關鍵任務型(uRLLC)業(yè)務。見下圖國際電聯關于IMT2020技術的業(yè)務類型的描述:
Source:ITU Recommendations09/2015
第一版5GNR標準(3GPP Release 15)將會支持增強型移動寬帶(eMBB),同時也計劃支持部分URLLC功能,mMTC將可能在第二版5G NR標準中被囊括其中。
NO.1
新頻譜和新帶寬會引入更多信號質量的問題
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,流媒體內容分發(fā)等目前由于4G技術局限,還只能提供在較低分辨率的圖像質量, 如果你是手游發(fā)燒友,即使能容忍鋸齒感明顯的畫面,也不會容忍在你等待卡頓期間,別人已經把你的游戲角色PK出局的悔恨。手機信號再好,時延一般在幾十毫秒,也還是會明顯感覺有延遲。當大部分人意識到這一點的時候,5G未來已來。
為了實現更高速率、更低時延,5G計劃使用更大帶寬的信號和更高的頻譜,截止目前,5GNR Release 15 定義的全球頻譜范圍已經到了52.6GHz,并在100GHz范圍內尋求更多頻譜,而且子載波帶寬已經高達400MHz,并且還可以通過載波聚合的方法實現更大的帶寬。與此同時,由于路損、平坦度、相位噪聲、線性度等問題引入的信號質量下降是5G必須要糾正的困難和挑戰(zhàn)。
NO.2
高級波束賦形技術需要系統(tǒng)級的設計
5G為了進一步提高頻譜效率、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?;疽ㄟ^波束掃描找到手機,然后手機和基站之間通過業(yè)務波束信號建立業(yè)務交互。這是一個很吸引人的設計,當然實現起來也是非常復雜的。波束使用同頻還是異頻,波束參數,信號質量、端到端性能,OTA射頻性能等看起來簡單幾個問題,其實從系統(tǒng)設計與仿真階段就要考慮進來,一個成功的系統(tǒng)設計能夠顯著降低產品生命周期各階段的風險。
NO.3
波形和可變的參數集影響著信號峰均比
5G NR Release 15 使用CP-OFDM的波形并能適配靈活可變的參數集??勺儏导梢詫⒉煌燃壓蜁r延的業(yè)務復用在一起,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波形來既降低信號的峰均比。
NO.4
毫米波需要OTA測試
5G 的頻段擴展到了毫米波,當享受到毫米波帶寬大、頻譜資源豐富的優(yōu)勢時,同時也面對著傳統(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,已經不能再適用于6GHz以下頻段的傳導測試,新的OTA空口測試勢在必行。一個經濟型的緊縮場方案為5G低成本測試提供了一個良好選擇。
NO.5
雙連接、多制式信號的共存干擾問題
5G 初期階段面臨著與LTE系統(tǒng)共存和同時連接的使用場景,在5G商用后的相當長一段時間3G、2G、Wifi、BT等信號仍然存在。由于頻譜碎片化,信號共存干擾問題越發(fā)明顯,對于諧波、雜散、鄰道干擾等問題需要加強監(jiān)測和評估。
NO.6
核心網的變化——智能化、云化、虛擬化
5G的業(yè)務類型更加多樣,需要核心網能夠后變得更加靈活、智能、可重配。 5G網絡切片技術用來應對業(yè)務多樣性,降低網絡成本,讓運營商能夠動態(tài)優(yōu)化對某一業(yè)務或區(qū)域的網絡參數配置,從而提高網絡能力,提高真實用戶體驗。Cloud RAN 將基帶處理能力集中在云端,對于降低功耗和網絡容量的動態(tài)優(yōu)化非常有效。
NO.7
5G創(chuàng)新仍在路上
5G的結構性變化將無線網絡推向更加廣闊的業(yè)務場景。大規(guī)模天線、波束賦形、毫米波技術以及網絡切片等等都是為了應對新的業(yè)務需求而引入的新技術。然而5G的創(chuàng)新之路并未停止,面向未來的10年社會進步所帶來的新業(yè)務需求、新商業(yè)模式,5G還會繼續(xù)引進新的技術,而這也給我們通信人的帶來巨大機會。