從高通5G最新進展說起，揭秘5G背後的連接配接技術

4G正熱，5G先行，目前整個通信行業正處于5G标準化的初級階段，預計在2018年确定5G技術形式及規格，2020年正式商用。在今年MWC上海世界移動大會期間，高通舉辦了先進連接配接技術溝通會，Qualcomm進階副總裁兼大中華區首席營運官羅傑夫透露，高通早已經開始研發5G技術。熱衷于研發的高通，目前全球累計投入已達400億美元。

高通研發進階副總裁Durga Malladi與高通研發副總裁範明熙随後接受CNET采訪時，詳細解讀了高通的5G連接配接技術。

從左至右：Qualcomm研發副總裁範明熙，Qualcomm研發進階副總裁Durga Malladi

高通5G進展：面向未來10年的5G新空口，已經标準化

在MWC上海世界移動大會上，高通正式推出5G新空口（New Radio，NR）原型系統和試驗平台，在6GHz以下頻段上運作，通過此平台可以實作每秒數千兆比特資料速率和低延遲時間的創新5G設計。

5G新空口原型系統包括基站和使用者裝置（UE），并充當試驗平台以驗證 5G新空口功能，支援超過100MHz的大射頻帶寬，可實作每秒數千兆比特的資料傳輸速率；它還支援全新的內建子幀設計，空口傳輸時延較當今4G LTE網絡顯著降低。

該原型系統所采用的設計正被用于推動3GPP程序以幫助移動營運商、基礎裝置商和其他行業參與者及時開展5G NR測試，并且支援未來5G NR商用網絡啟動。作為Release14的一部分，3GPP 5G NR研究項目已經展開，并将納入至Release 15工作項目中。

羅傑夫表示，6 GHz以下的5G新空口試驗平台是對已經公布的28 GHz毫米波的技術補充，後者能夠利用先進波束成形和波束追蹤技術，在非視距環境中保證高速連接配接和移動寬帶通信的穩定。“6GHZ以下頻段可以實作靈活部署以及支援全面網絡覆寫和廣泛用例，同時可以實作每秒數千兆比特的資料速率和低延遲時間。”

什麼是5G：多模、多連接配接技術至關重要

高通的5G願景是建構一個 “統一的連接配接架構”。 統一5G設計将支援所有的頻譜類型和頻段，也就是說，将授權頻譜、共享授權頻譜、非授權頻譜全部使用起來。

從頻譜從所占據的頻譜空間的範圍看，頻譜将被分切成為三個頻段：即1GHz以下的頻段，擁有覆寫優勢，為物聯網所用；1GHz-6GHz針對增強移動寬帶和關鍵業務服務的更寬帶寬；6GHz以上用于短程連接配接和極緻移動寬帶。而毫米波則将是往高速連接配接和極緻帶寬發展的一個必然方向。

高通進階研發總監兼中國區研發中心負責人侯紀磊表示，根據頻譜的頻道，5G業務類型總體分為三種方式。第一種是增強型移動寬帶，第二種是關鍵業務型服務，第三種是海量物聯網。

其中，在增強型移動寬帶方面，顧名思義，是非常強調“高速率”的解決方案。比如高清視訊、以及虛拟現實等，這些通過連接配接的方式能夠增強網際網路體驗的，都屬于增強寬帶的應用方式。談到關鍵業務類型服務，其中一個非常重要的就是超低延遲時間、高可靠性，自然而然，大家會想到工業網際網路、工業機器人以及消費類機器人，這些都是關鍵業務型服務的重要展現。

在5G标準化階段，高通正在做的是，原生地将各種先進的無線技術和連接配接模式包含在統一的設計架構之上。比如說，5G設計将支援在小基站超密集部署的情況下以完全自配置的方式實作超高效率；5G也将支援使用者終端在不同基站配置的情況下，通過空間協調的模式從多個基站之間同時獲得益處；此外，5G還将包括毫米波、低延遲時間及超可靠通信、針對不同終端的波束成型技術、大規模MIMO技術、端到端（D2D）通信等先進技術。最終，所有的先進無線技術都将在5G的統一設計架構下實作。

目前，業界處于5G标準的啟動初期階段。大家自然會問到：5G的發展過程中，4G的演進和5G有什麼關系？

高通認為，4G LTE是5G平台的重要組成部分。5G從現在的标準制定到最終的商用實作，大概會在2019年-2020年這兩個時間點上。

在商用之前，高通也看到LTE本身，從LTE Advanced，LTE Advanced Pro，以及将來的發展，也有非常強勁的演進路線。這裡面展現在幾個重要的方面。

第一個是對非授權頻譜連接配接的應用，也就是高通所說的LAA或eLAA。

第二個方面叫做大規模的MIMO（Massive-MIMO），就是如何不光利用水準方向，而是把垂直方向的MIMO特性都更好地利用，使得MIMO的性能在通訊系統中實作更好的體驗。

第三個方面是從低延遲時間的角度，在一定程度上對一些關鍵性業務，在4G層面給予很好的滿足。從車聯網和對智能汽車的支援來看，高通也看到在蜂窩技術的角度有非常好的應用方向叫作V2X（車輛與萬物）。車載LTE也是一個非常重要的演進部分。

但現在，高通在5G角度提出了新的概念：在4G和5G之間，多模、多連接配接技術對5G成功至關重要。

多連接配接主要展現在兩個非常重要的優勢上：第一是，5G業務在初期建網時，可以跟4G共用同樣的核心網絡。這樣對于5G初期的業務開展和服務提供，都能起到非常好的平滑過渡作用。第二是，如果能夠實作4G和5G雙連接配接的話，在速率、使用者體驗、覆寫增強等方面，也都會提供非常好的支援作用。

總而言之，5G新空口是一個更加強大、統一的空中接口。它表現在多樣化的部署模式，包括宏基站、小基站，還有室内的部署系統；也有包括多元化的頻譜、多元化的服務、多元化的終端等，但最終都是在統一的設計架構下得以實作的。

“5G實際上現在還處在 ‘标準化’ 的階段。”Durga Malladi再次強調，高通打造5G新空口試驗平台的一個理念是，希望能夠用這個原型在整個标準化制定過程中産生一定影響，同時，這個平台也可以用作和全球營運商進行基于5G新空口相關标準測試的工作。

如何克服5G毫米波的挑戰

在很多談論5G的場合中，都能聽到毫米波的概念。毫米波指的是，在非常高的頻段，一般在幾十GHz的範圍内，而且往往能提供像200MHz、500MHz甚至于1GHz的較大帶寬，而超高帶寬将支援較高的資料速率，供人們予以應用。

在這方面，高通的進展主要在三方面。一方面，在 Wi-Fi的802.11ad 系統上，推出了在 60GHz頻段上的商用晶片組，其采用的是高通 VIVE 802.11ad技術，使用了32根天線陣列傳輸毫米波。攻克了商用晶片組的兩大難點，其一是把這麼大的帶寬做在非常小的系統上，其二是要将功耗降到非常低的水準。

另一方面，尤其是10GHz以上的毫米波，往往在覆寫上面臨挑戰。相應地，高通也研發了基于28GHz的端到端原型，這個原型不僅支援室内單個房間的覆寫，還可以支援室内到室内、室外到室内等多種場景的覆寫。

第三個方面，Durga Malladi表示，在28GHz以上的頻段上，移動傳輸會面臨挑戰。在原型的設計過程中，高通運用了大量的天線技術，基站側用了128根天線、終端側用了16根天線，并采用波束成型技術，以強調穩健性。所謂波束成型技術，其中一個用例就是，未來你拿着一部5G終端，當你移動的時候，這個技術能夠非常精準地跟蹤你，保證你的連接配接不中斷，即使是在非視距的環境中，也就是基站和使用者之間不存在任何視距元素，該毫米波技術可以利用樓宇或周圍環境物的反射，始終保持基站與終端之間鍊路的連接配接。這樣的設計，對于毫米波實作其極緻性能并提供良好使用者體驗有重要支援作用，是5G非常關鍵的一個方面。

除了毫米波，如何解決頻譜資源稀缺挑戰

“使用者其實并不太關心他們的手機采用的是哪種連接配接，他們關心的是使用者體驗。” Durga Malladi表示，高通期望，在未來5G時代，終端側內建多種無線技術，并始終保持接入其中一種連接配接，還可根據接入點的可用性利用其他無線技術作為補充。

在高通看來，5G技術是可以利用大量頻段的一個無線通信技術，除了5G新空口原型所針對的所有6GHz以下頻段，在毫米波頻段上，尤其對于從24GHz到32GHz、37GHz到39GHz的頻段來說，在不同的地域，5G都有大量的頻譜資源可用，而不單單隻是毫米波。

範明熙則補充道，在連接配接方面，非常重要的一點是繼續沿襲載波聚合技術。今天的載波聚合以LTE作為主載波，然後通過聚合其他輔載波以增加數率帶寬。目前已經有一種技術叫LTE Wi-Fi鍊路聚合，以LTE載波作為主載波并将控制信令放在LTE上面，同時以Wi-Fi作為輔載波并把資料增強放在Wi-Fi上，這是載波聚合其中一種技術；另一種基于LTE的載波聚合技術叫LAA(輔助授權接入)，它已經在3GPP完成了标準化。這項技術依然以LTE作為主載波，輔載波使用經優化的非授權頻譜。

是以說，高通在LTE上已經實作了授權頻譜和非授權頻譜的結合，或者讓LTE獨立在非授權頻譜上。未來5G面世以後，5G連接配接也可以作為載波聚合的元素——比如說，可以使用LTE作為主載波，并使用5G的寬帶頻段作為輔載波；甚至，當5G技術得到進一步發展，5G的寬帶頻段将既可以放在授權頻譜，也可以放在非授權頻譜。

未來，載波聚合技術可以采用4G或5G作為主載波，這很大程度上取決于網絡覆寫情況。如果5G覆寫良好，可以采用5G作為主載波。如果5G覆寫較弱，可以采用4G作為主載波，并将資料增強放在5G輔載波上。

未來，5G的共享頻譜裡面操作的技術依然會是有兩種，一種是跟授權頻譜一起做載波聚合，另外一種是獨立操作于共享頻譜或者非授權頻譜的技術。無論是在更高的頻段還是低頻段，出于覆寫考慮，營運商還是可能會使用低頻和高頻兩個頻段同時來做載波聚合。是以當覆寫比較好的時候，就會能得到比較高的速率，當離開這個高頻的覆寫之後，網絡依然可以得到普通的連接配接。

話到最後，Durga Malladi表示，關于5G研發，其實高通早在2006年就開始啟動了，整個5G标準化的過程進展也非常順利。總體來講，高通對于自己研發的節奏和進展信心滿滿。

這麼看來，相信高通也能盡快把5G的商業化之路提上日程。

原文出處：科技行者

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