5G近在眼前 为什么说现在是关键转折点

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自从去年12月3GPP宣布第一个5G标准冻结之后,再来谈论5G显得就没有那么的遥不可及了。这里简单解释一下,3GPP全称third Generation Partnership Project,即第三代合作伙伴计划,其内囊括了包括各地区及市场组织在内的多类别行业内大佬,目的就是起到行业协会的作用,给大家提供出统一的技术规范(TS)和技术报告(TR),便于组织内成员依靠标准化的指导进行相应的本地化和针对化处理,从而形成标准流程和规范。至于为什么会是3G开头,那是因为组织确实给力,从3G时代一直奋斗到了5G时代,虽然中间也有3GPP2和WiMAX这样类似组织有过短时间的分庭抗礼,但确实都没有能真正撼动其地位。

统一标准的作用想来大家能够轻易理解,毕竟稍有一点年纪的同学,对以前琳琅满目却又各不相同的手机充电器接口应该还是有一点印象的,那种哪怕是同一个品牌手机,充电器也不一定通用的尴尬情况,相信是没有人愿意再体会一遍了。特别是同时存在2mm、2.5mm、3.5mm三种接口和十数种不同电流大小,甚至可以排列组合玩出花的某手机品牌,让数学无力的小编真的是万分恐惧啊,至于某品牌,说的就是你,后排的诺基亚同学。

说完3GPP咱们说为什么一个标准冻结会引起那么大的重视,因为冻结就意味着是定稿了,其后虽然可能会有一些细节内容的修订,但是整体框架和内容却已经定型了,需要规模化商用的企业,当然是听到了这个发起冲锋的信号,心里才有底啊。顺便说一下本次冻结的只是完整5G标准中的一部分,准确一点,主要是其中5G NR非独立组网(NSA-Non-Standalone)部分,简单来说就是依托现有的4G核心网和基站去发展5G。

至于为什么要采用过渡的方式来完成这次网络升级,那就要说到通信运营其庞大数量的的基站修建及一系列相关的维护费用了,地皮、铁塔、传输路线、工程施工、人力物力等等都得花钱啊,这真的是一个土豪运营商们都觉得烧钱的游戏。先对现有资源升级,再初步建设驾于4G核心网之上的5G基站,当规模到达一定程度之后再反客为主,将千兆LTE作为一个辅助性网络,这样的规划显得就友好了很多,也只有这样,各个国家的运营商才有勇气和动力去积极推动5G发展。

正是面对着这样的规划,现在这个4G向5G过渡的时间点才能称作是5G发展的关键转折点,过往占据优势的企业们都在拼命发展以求保持领先身位,新入场的选手也在积极的寻找合作、探求切入点,想尽一切办法在5G时代挣得一片立锥之地。

众所周知,5G所规划的3大应用场景中,eMBB(增强型移动宽带)场景已经走在了前头,在R15阶段已经基本定型。重要的编码方面,Turbo2.0、Polar和LDPC可谓是战了个痛快,Turbo2.0编码在技术和各大厂商的心理预期方面都没占到优势的情况下提前出局,后两者则分别取得了不错的成绩。其中华为主推的Polar码被确定为eMBB场景短码信令信道编码方案,而高通主推的LDPC码则更进一步,不仅拿下了长码,短码方面也被定为数据信道的编码方案。

当然单独说来这还不能决定整个5G时代的走向,编码虽然是物理层的核心技术,但是就5G网络本身而言,它是由多体系、多场景共同组成的,其涵盖范围还会更广阔。要知道在3G时代,高通可是拥有包含“软切换”和“功率控制”两大核心专利和两千余项外围专利的庞大技术体系才能够称得上是真正的霸主,想要对其挑战还是需要极其深厚的技术底蕴的。这点反应到5G之上也很明显,即使是网络包含的内容有了质的飞跃,但高通依然可以通过底蕴和前瞻性早早抢占先机并保持领先地位,国内企业们要学的还很多,直接说中国拿下5G时代这样的夸张语言,不像是要努力追赶,反而像是刻意的捧杀。

5G得以实现自然是各类新技术的加入和现有技术改进的结果,首先说一项我们看得见摸得着的技术——大规模MIMO(massive MIMO)。MIMO即Multiple-Input Multiple-Output,多入多出,这是一个LTE时代本身就有的技术,比如2X2 MIMO,简单理解就是2个输入+2个输出。massive表现在到我们能直接观察的部分,就是多天线的进一步规模扩大化,多到甚至可以形成数百根天线的矩阵。在不增加频谱资源的情况下实现用户系统频谱效率的大幅提升,降低发射功率、减小小区内以及小区间干扰。虽然大规模MIMO因为天线数量增加也会带来信道建模等多方面的新问题,但这个就和我们消费者的关系不太大了。


微基站

与大规模MIMO同时出现的,通常还有一个名词叫做微基站。这里需要先引入毫米波的概念,大学物理告诉我们,电磁波波长:

其中c为电磁波在真空中的传播速度,近似为3x10^8m/s,ν是电磁波的频率。以高通凭借骁龙X50基带实现的首次5G连接所使用的28GHz频段为例。其波长:

毫米波的意思很简单,就是指波长为毫米量级的电磁波,换算为频率,也就是频率约等于30GHz甚至更高的电波。

高频的好处很明显,频率越高所能携带的信息量越高,同时频谱资源也会更宽:

上式中1.8GHz-2.6GHz是4G时代我国运营商常规使用的频率,但前半部分却不是5G的实际使用频段,只是作为示例,说明在毫米波波段内,轻轻松松就能获得更大的频宽。

那高频的坏处呢,也很简单,频率越高波长越短,波的衍射能力越弱,同时在传播过程中的衰减也越大。传统一个基站覆盖的面积,在使用毫米波之后就无法进行良好的覆盖,这就需要使用前文说到的微基站了,使用单体体量较小但是数量规模更大的微基站来搭配毫米波,才能保证良好的网络覆盖和使用体验。

那基站覆盖、毫米波应用、大规模MIMO这些基础都有了,要想利用好5G,我们手中作为移动互联网主要入口的手机,也是重中之重。这方面可以讨论的东西并不是很多,因为现在手机端拥有5G标准modem并且实现了连接的,也就只有高通的骁龙X50,其余厂商的同类竞品都已经排到了今年下半年甚至2019年,这也是我们一直强调需要看到差距的部分。那我们不妨说说另一个重要相关项——射频前端。

现在的手机,特别是各家的旗舰机型,射频使用最多的是哪家的技术呢,其实不用我说你也知道一定是高通,毕竟手机方面的整套环节,高通可以说是完全打通了。射频前端不仅限于大部分同学想象中的天线,它其实是一套相当复杂的电路系统,涉及到将基带传递的信息转化等多项内容,天线可以理解为其末端一个功能实现的组件。而因为涉及到多频段、多网络制式等问题,手机的天线数目也有着数量上的差距,整套系统整合下来再加上之前说到的modem,基本就涵盖了手机端信号首发的整个流程,拥有着这两样利器,也难怪大家都爱和高通合作了。

可以看到近期的机型中有不少都是用了高通射频前端解决方案中的一个甚至多个部分,LG V30和SONY Xperia XZ Premium上的PAMiD模块(功率放大器模块,包含双工器),三星S8上的包络跟踪器、阻抗调谐器、分集接收模块、孔径调谐器、低噪声放大器、提取器和BAW滤波器,Pixel 2/XL的离散滤波器和滤波分离器。就在上月25号的高通技术与合作峰会上,国产手机厂商的大半壁江山到场,联想、OPPO、vivo、小米等四家厂商更是和高通签署了谅解备忘录(MoU),表明意向会在三年内向高通采购价值总计不低于20亿美元的射频前端。

5G对移动互联网,对手机,甚至对我们生活的改变将会是超出想象的,在这个关键的转折点上,我们之所以如此关注行业动态,也是因为我们对5G生活有着无限的期待。不知道你们想法如何,但小编对即将到来的MWC 2018已经是望眼欲穿了,不知道谁会抢到骁龙845的首发,但不管是哪款手机,小编都想要在第一时间上手体验体验,毕竟在这样变化过渡的点上,每迈出去的一步,都会带我们离5G又更近一点。

来源: 手机之家

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