在2017年即將結(jié)束之際，3GPP終于制定了5G首個標準——非獨立建網(wǎng)5G新空口標準。相比之前移動通訊技術(shù)，5G連接速度輕松突破Gpbs大關(guān)，連接設(shè)備數(shù)量以10倍增加，實現(xiàn)這些突破關(guān)鍵點是5G充分利用了頻譜資源，也就是無線電資源，那具體是如何實現(xiàn)的？
通吃全頻段
頻譜資源就像飛機航道一樣，看不見，但事實上存在，而且單位空間下頻譜資源、航道是有限的。5G要實現(xiàn)高速連接，必須盡可能利用現(xiàn)在所有授權(quán)/非授權(quán)頻譜資源，即使1GHz以下低頻頻帶也不例外，北美的600MHz頻段，西歐多國如法國、意大利、英國、德國的700MHz頻段將會投入到5G運營當中。
不過1GHz以下頻段資源非常有限，在大范圍里5G通訊仍是由中頻頻帶承擔(dān)。比如說歐洲監(jiān)管機構(gòu)將5G重點運營頻帶放在3.4GHz至3.8GHz之間，在這個頻帶范圍內(nèi)能夠輕易提供100MHz的連續(xù)頻譜，而且運營商能充分利用現(xiàn)有的基站資源，加快5G部署速度。在MWC2018上，高通模擬了德國法蘭克福的5G新空口非獨立網(wǎng)絡(luò)實際性能，該5G網(wǎng)絡(luò)運行3.5GHz頻段上，下行速度達到了490Mbps，4G用戶均值才只有56Mbps，實現(xiàn)了近900%的增益，連接設(shè)備數(shù)量是以往的5倍。
為了沖刺高速，5G還將使用“全新”的毫米波，同是在MWC2018展臺上，高通模擬了美國舊金山毫米波5G新空口網(wǎng)絡(luò)實際性能，網(wǎng)絡(luò)運行在28GHz頻段上，實際下行速度從4G 用戶均值的71Mbps達到了1.4Gbps，實現(xiàn)近2000%的增益。
技術(shù)實現(xiàn)
即使只考慮授權(quán)頻段，5G使用頻段已從600MHz橫跨到48.2GHz，那5G是怎樣連接如此寬廣的無線電以及保證連接可靠性的呢？其實我們從首款商用發(fā)布的5G Modem高通驍龍X50調(diào)制解調(diào)器上可見一斑，它能夠支持在6 GHz以下和多頻段毫米波頻譜運行，旨在為所有主要頻譜類型和頻段提供一個統(tǒng)一的5G設(shè)計，同時應(yīng)對廣泛的使用場景和部署場景。應(yīng)用了大規(guī)模載波聚合、可擴展OFDM復(fù)頻參數(shù)配置、LAA多項技術(shù)。
載波聚合技術(shù)能通過多個連續(xù)或者非連續(xù)的分量載波聚合獲取更大的傳輸帶寬，從而獲取更高的峰值速率和吞吐量，比如說同時使用700MHz、3.4GHz兩個頻段上的頻譜資源。在4G時代里，載波聚合已經(jīng)允許TDD LTE、FDD LTE兩種制式混合使用。
在進入5G時代后對載波數(shù)量進一步增加，開始應(yīng)用大規(guī)模載波聚合技術(shù)，如驍龍X50調(diào)制解調(diào)器支持多達8個100MHz毫米波聚合使用。為了實現(xiàn)同時接入如此多載波以及終端設(shè)備，大規(guī)模MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)技術(shù)也應(yīng)用起來，大規(guī)模MIMO能夠利用基站端的2D天線陣列完成3D波束成型，進而利用中頻段帶譜中3GHz至5GHz頻段，并連接更多設(shè)備。
在4G通訊中已經(jīng)應(yīng)用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）技術(shù)，然而在LTE所支持20 MHz載波中，子載波之間的間隔幾乎是固定的15 kHz，非常不靈活。到了3GPP制定5G NR Rel-15規(guī)范中將利用可擴展OFDM參數(shù)配置，實現(xiàn)子載波間隔能隨信道寬度以2的n次方擴展。簡而言之，該技術(shù)讓5G網(wǎng)絡(luò)能運行在更大信道寬度之上，又不會提高系統(tǒng)的復(fù)雜程度，充分利用有限的無線電資源。
此外，在4.5G時代開始應(yīng)用LAA(Licensed Assisted Access，授權(quán)頻譜輔助接)技術(shù)仍在5G應(yīng)用中繼續(xù)發(fā)揮“挪用”非授權(quán)頻道的作用。它采用LBT(Listen Before Talk，先偵聽后傳輸)機制，連接時會先對非授權(quán)頻道（如Wi-Fi）進行偵聽，確認無其它設(shè)備占用時才會連接，連接更為可靠、穩(wěn)定，增強版的eLAA進一步增強了載波聚合與連接能力。
目前驍龍X50 5G modem已經(jīng)廣泛應(yīng)用于運營商的5G網(wǎng)絡(luò)測試，并幫助手機廠商開發(fā)進行5G手機的打造。在年初的高通中國技術(shù)與合作峰會中，高通與vivo、OPPO、小米、聞泰科技等領(lǐng)先的中國廠商宣布了5G領(lǐng)航計劃，共同合作更好地支持中國智能手機產(chǎn)業(yè)，并預(yù)計最早于2019年推出符合5G新空口標準的商用終端，加速商用頂級5G終端預(yù)計最早在2019年的推出。
結(jié)語
為了實現(xiàn)前所未有的高速連接，5G將是一個頻譜資源大整合的時代，如果你看見運營商不停在清退2G網(wǎng)絡(luò)、手機領(lǐng)域新的應(yīng)用捷報頻傳，那意味著5G離我們越來越近。而高通等通信企業(yè)在硬件進行的升級和支持也正為5G商用做好充足的準備。
