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  • 老快3开奖结果果:5G 通信(第五代移動通信)中的關鍵技術是什么?

  • 發布時間:2020-03-06 21:12
  • 4.09K
  • 老快3网址 www.dejqee.com.cn   5G通信性能的提升不是單靠一種技術,需要多種技術相互配合共同實現。關鍵技術大致分為無線傳輸技術和網絡技術兩類。

      大規模MIMO技術:基站使用幾十上百根天線,波束窄,指向性傳輸,高增益,抗干擾,提高頻譜效率;

      非正交多址技術:NOMA、MUSA、PDMA、SCMA等非正交多址技術,進一步提升系統容量。支持上行非調度傳輸,減少空口時延,適應低時延要求;

      全雙工通信技術:是一項通過多重干擾消除實現信息同時同頻雙向傳輸的物理層技術,有望成倍提升無線網絡容量;

      新型調制技術:濾波器組正交頻分復用,支持靈活的參數配置,根據需要配置不同的載波間隔,適應不同傳輸場景;

      網絡切片技術:基于NFV和SDN技術,網絡資源虛擬化,對不同用戶不同業務打包提供資源,優化端到端服務體驗,具備更好的安全隔離特性。

      邊緣計算技術:在網絡邊緣提供電信級的運算和存儲資源,業務處理本地化,降低回傳鏈路符合,減小業務傳輸時延。

      面向服務的網絡體系架構:5G的核心網采用面向服務的架構構建,資源粒度更小,更適合虛擬化。同時,基于服務的接口定義,更加開放,易于融合更多的業務。

      TÜV萊茵大中華區電子電氣產品服務的同事近日參加了美國加州圣迭戈舉辦的2018年美國光纖通訊展覽會OFC,了解到很多關于5G技術突破的前沿資訊,也許可以給到大家一些參考意見。

      OFC被公認是光通信領域中全球規格最高、規模最大、專業性最強、影響力最大的國際性盛會,每年的3月份會在美國加州舉辦。除世界各地在光通信領域的專家前來會面、交流和講座外,光通信領域最負盛名的公司包括華為、思科、諾基亞、住友電工、Finisar、光迅科技等均會前去展示最尖端的技術和產品。

      2018大會的主題最重要的莫過于5G的標準和技術討論。5G的理論下載速度可以達到1.25Gbps,遠遠超過4G 100Mbps速度。值得關注的是5G的技術標準目前并沒有達成一致,幾家主流設備商都在做自己的路線。

      作為中國通信行業的領導者,華為展出了用All-Cloud的概念建立全新的傳輸網絡,以用來把速率提示到極限;同時也展出了25G WDM-PON的前傳接入網絡的架構。我們相信WDM-PON技術將會是解決5G最后一公里難題的關鍵所在,誰家可以做好有源和無源器件的有效整合,誰就能打破WDM-PON商業化瓶頸。

      思科主推的5G光器件標準是QSFP-DD,用Double-Density的強大聚合能力提供了單??櫓С?00G鏈路的可能。

      其中1830 PSE-3平臺是主要為數據中心打造的數據交換設備,具有極低的散熱和功耗,客戶端可以輕松達到100/200G傳輸速率,而線 Mobile Transport則考慮到5G環境對時延的極高要求,采取復雜的算法和無源光調制把時延降到最低,適合基站和交換機之前回程網絡的傳輸。

      此外,光通信器件商們也正在為支持5G下的數據中心、智能網絡化、高速光??櫚確矯孀齷χ?。

      推出了200/400G光器件產品CFP4和CFP8系列。其中CFP系列的封裝形式得到了如Ciena等傳統傳輸主干網設備商的支持。

      推出了100G傳輸上限到40km的QSFP28 ER4,以及支持400G傳輸的OSFP和QSFP-DD。這樣無論是對于傾向于OSFP標準的Google,還是對于支持QSFP-DD的思科,旭創都有相應的產品可以提供。

      新成立了光器件事業部,根據嚴酷環境的數據中心需求,推出了獨特封裝標準的QSFP CWDM8,用8個50G鏈路并聯達到總傳輸速率400G的效果。以及在極端溫度下(-20~85 Cdgr)工作的100G QSFP28???。

      推出了手持光信號反射儀OTDR,可以探測到線km以內的任何損傷,并且做到精確的定位,給通信設備商在線路維護中帶來了極大的便利。其還推出了業內首個單波達到100G速率的QSFP硅光???,為接下來400G光??櫚難蟹⑻峁┝擻辛χС?。

      而其他重量級器件商,如Corning,在本屆OFC展中推出了超小型化的無源波分??镹ANO WDM,以及基于硅光技術的fiber array單元,這些應該可以成為未來WDM-PON的重要組成部分。Molex除了推出400G QSFP-DD光??橥?,還展示了超小型化的光纖放大器。

      0)科研之前推薦楊強教授這本如何搞科研的書,相信會給你很多啟發,少走很多彎路,比如如何閱讀文獻,如何寫學術論文等!

      好書有很多,看幾本經典的就夠了,而且不推薦一頁一頁的一本書天天啃,啃很久,這樣效率很低,看完了基本就忘記了。推薦把書當作字典用,帶著問題和目的看書。

      距離最初的回答已經很久了,目前5G已經開始商用,5G的標準也已經發布了很久了(Release 15),從標準中我們可以看看到底哪些技術被納入了5G標準(目前只更新了空術)。

      ———————————以下是原答案————————————————目前,5G通信中可能被應用的關鍵技術正處于研究階段,根據我的學習和了解,截止目前還沒有任何一項技術(物理層技術)能引發新一代通信技術的變革。

      之所以這樣說,是因為縱觀通信系統的發展歷程,每一代通信系統都會有一個新的技術產生,并給通信系統性能帶來質的飛躍~比如,第一代通信系統采用的是模擬技術,基本只能面向模擬通話,而從第二始采用數字技術,可以使用網絡,第三始采用CDMA無線接入技術,并可以實現多媒體服務,采用多天線多載波技術,大幅提升通信速率的同時也可以支持多樣化個性化的服務。題主提到的OFDM(正交頻分復用,多載波調制技術)和MIMO(多輸入多輸出天線G中必不可少的關鍵技術,針對OFDM的研究已經非常廣泛,非常成熟,并且鑒于OFDM載波間正交等優點,OFDM技術可以和MIMO多天線技術完美配合,并且其中有個非常重要的技術是波束成形/預編碼技術~~~MIMO是指發送端多天線*32.而目前正在被研究的5G的關鍵技術(物理層)大多是在4G技術上的改進技術,并沒有變革性的技術擔當。

      我看現有的答案里對大規模MIMO的認識其實有些不太正確,大規模MIMO技術是2010年由貝爾實驗室的教授提出,這里大規模天線的規模一般指上百跟甚至上千根,遠遠大于4G中的天線數目。雖然大規模MIMO是在4G中MIMO技術的基礎上增加基站端發射天線數目,而MIMO技術研究已較為成熟,但是當天線數目劇增時,信道的特性如何變化,FDD模式下如何信道估計等問題也應運而生。近幾年很多高校和公司都在研究大規模MIMO的測試平臺,其中非常著名的是隆德大學的平臺,如下圖

      2.毫米波通信現在所用的頻段資源是非常稀缺的(2.6GHz以下頻段),而毫米波頻段(30GHz-60GHz)資源卻非常豐富,尚未被充分開發利用,并且隨著基站天線規模增加,為了能夠在有限的空間內部署更多天線也要求通信的波長不能太長(天線波長),從而毫米波也是備選技術之一。此外,毫米波通信已被寫進標準用于室內的多媒體高速通信。

      3.濾波器組多載波調制技術典型的有FBMC/UF-OFDM/GFDM/BFDM等等,這些技術其實都是OFDM的改進技術,OFDM技術雖好,但是也存在頻譜旁瓣高,對同步性要求高的缺點,并且隨著物聯網、機器與機器間通信的普及,通信會對異步要求越來越高,因此上述新型多載波技術的發展也是很必要滴。

      10.終極的結構也許是以用戶為中心,弱化小區的概念,采用云技術、分布式計算等,多種技術并存,實現復雜度低、服務多樣性、通信時延小、資源利用率高,同時提升用戶服務質量和用戶體驗。

      —————正文分割線G的到來仿佛還在昨日,5G卻已近在咫尺。根據3GPP的規劃, 5G的大規模測試和部署,最早將于2019年開始。也就是說,最快還有一年多的時間,我們就可以享受到5G帶來的全新體驗。然而作為全球通信標準,5G的意義當然不局限于網速更快,移動寬帶體驗更優,它的使命在于連接新行業,催生新服務,比如推進工業自動化、大規模物聯網、智能家居、自動駕駛等。這些行業和服務都對網絡提出了更高的要求,要求網絡更可靠、低時延、廣覆蓋、更安全。各行各業迥異的需求迫切呼喚一種靈活、高效、可擴展的全新網絡。5G應運而生。

      ,因為OFDM 技術被當今的 4G LTE 和 Wi-Fi 系統廣泛采用,因其可擴展至大帶寬應用,而具有高頻譜效率和較低的數據復雜性,因此能夠很好地滿足 5G 要求。 OFDM 技術家族可實現多種增強功能,例如通過加窗或濾波增強頻率本地化、在不同用戶與服務間提高多路傳輸效率,以及創建單載波 OFDM 波形,實現高能效上行鏈路傳輸。>

      Ÿ 能耗少(Low power consumption):可以通過單載波波形,實現高能效上行鏈路傳輸。

      目前,通過OFDM子載波之間的15 kHz間隔(固定的OFDM參數配置),LTE最高可支持20 MHz的載波帶寬。為了支持更豐富的頻譜類型/帶(為了連接盡可能豐富的設備,5G將利用所有能利用的頻譜,如毫米微波、非授權頻段)和部署方式。5G NR將引入可擴展的OFDM間隔參數配置。這一點至關重要,因為當FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換)為更大帶寬擴展尺寸時,必須保證不會增加處理的復雜性。而為了支持多種部署模式的不同信道寬度,如上圖所示,5G NR必須適應同一部署下不同的參數配置,在統一的框架下提高多路傳輸效率。另外,5G NR也能跨參數實現載波聚合,比如聚合毫米波和6GHz以下頻段的載波,因而也就具有更強的連接性能。

      前文提到,5G 將被應用于大規模物聯網,這意味著會有數十億設備在相互連接,5G勢必要提高多路傳輸的效率,以應對大規模物聯網的挑戰。為了相鄰頻帶不相互干擾,頻帶內和頻帶外信號輻射必須盡可能小。OFDM能實現波形后處理(post-processing),如時域加窗或頻域濾波,來提升頻率局域化。如下圖,利用5G NR OFDM的參數配置,5G可以在相同的頻道內進行多路傳輸。

      面對這一需求,Qualcomm正積極推動CP-OFDM(循環前綴正交頻分復用)加窗技術,大量的分析和試驗結果表明,它能有效減少頻帶內和頻帶外的輻射,從而顯著提高頻率局域化。CP-OFDM技術的效果已被實踐證實,現在正廣泛應用于LTE網絡體系中。

      顯然,要實現5G的大范圍服務,僅有基于OFDM優化的波形和多址接入技術是遠遠不夠的。設計5G NR的同時,我們還在設計一種靈活的5G 網絡架構,以進一步提高5G服務多路傳輸的效率。這種靈活性即體現在頻域,更體現在時域上,5G NR的框架能充分滿足5G的不同的服務和應用場景。

      相比當前的 4G LTE網絡,5G NR將使時延降低一個數量級。目前LTE網絡中,TTI(時間間隔)固定在1 ms(毫秒)。為此,3GPP在4G演進的過程中提出一個降低時延的項目。盡管技術細節還不得而知,但這一項目的規劃目標就是要將一次傅里葉變換的時延降低為目前的1/8(即從1.14ms降低至143µs(微秒))。而為了支持“長時延需求”的服務,5G NR的靈活框架設計可以向上或向下擴展TTI(即使用更長或更短的TTI),依具體需求而變。

      除此之外,5G NR同樣支持同一頻率下以不同的TTI進行多路傳輸。比如,高Qos(服務質量)要求的移動寬帶服務可以選擇使用500 µs的TTI,而不是像LTE時代只能用標準TTI,同時,另一個對時延很敏感的服務可以用上更短的TTI,比如140 µs,而不是非得等到下一個子幀到來,也就是500 µs以后。也就是說上一次傳輸結束以后,兩者可以同時開始,從而節省了等待時間。

      自包含集成子幀是另一項關鍵技術,對降低時延、向前兼容和其他一系列5G特性意義重大。通過把數據的傳輸(transmission)和確認(acknowledgement)包含在一個子幀內,時延可顯著降低。下圖展示的是一個TDD下行鏈路子幀,從網絡到設備的數據傳輸和從設備發回的確認信號都在同一個子幀內。而且通過5G NR獨立集成子幀,每個TTI都以??榛磽瓿?,比如同意下載→數據下行→?;ぜ涓?rarr;上行確認。

      ??榛С植煌嘈偷淖又∥蠢吹母髦中路窠卸嗦反?,配合5G NR框架支持空白子幀和空白頻率資源的設計,使其擁有向前兼容性——未來的新型服務可以以同步或非同步狀態部署在同一頻率內。

      我們在開頭提到過,5G必然是在充分利用現有技術的基礎之上,充分創新才能實現的,而4G LTE正是目前最先進的移動網絡平臺,5G在演進的同時,LTE本身也還在不斷進化(比如最近實現的千兆級4G+),5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先進技術,如載波聚合,MIMO技術,非共享頻譜的利用,等等;可以說,5G在很大程度上是以4G為基礎的。

      MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術是目前無線通信領域的一個重要創新研究項目,通過智能使用多根天線(設備端或基站端),發射或接受更多的信號空間流,能顯著提高信道容量;而通過智能波束成型,將射頻的能量集中在一個方向上,可以提高信號的覆蓋范圍。這兩項優勢足以使其成為5G NR的核心技術之一,因此我們一直在努力推進MIMO技術的演化,比如從2x2提高到了目前4x4 MIMO。但更多的天線也意為著占用更多的空間,要在空間有限的設備中容納進更多天線顯然不現實,所以,只能在基站端疊加更多MIMO。從目前的理論來看,5G NR可以在基站端使用最多256根天線,而通過天線D波束成型,從而提高信道容量和覆蓋。

      對無線通信稍有了解的人應該知道,頻率越高,能傳輸的信息量也越大,也就是體驗到的網速更快。正是因為這一優勢,我們把目光聚焦在了頻率極高的毫米波上(目前毫米波主要應用于射電天文學、遙感等領域)。全新 5G 技術正首次將頻率大于 24 GHz 以上頻段(通常稱為毫米波)應用于移動寬帶通信。大量可用的高頻段頻譜可提供極致數據傳輸速度和容量,這將重塑移動體驗。但毫米波的利用并非易事,使用毫米波頻段傳輸更容易造成路徑受阻與損耗(信號衍射能力有限)。通常情況下,毫米波頻段傳輸的信號甚至無法穿透墻體(回想一下你家的5GHz Wi-Fi有多容易被墻體屏蔽),此外,它還面臨著波形和能量消耗等問題。

      60 GHz芯片的商業化,除此之外,我們也在積極研發和測試28GHz頻段(可擴展至其他頻段)的毫米波原型。不久前,我們在一個人口密集的住宅區附近做了一次模擬實驗,現場數據顯示,視距內(line-of-sight)的覆蓋可達350米,而非視距(Non-Line-of-Sight)的覆蓋可達150米。另外,我們最近還發布了第一塊5G毫米波調制解調器,驍龍X50,以支持今年下半年的5G毫米波早期實驗部署。

      使用共享頻譜和非授權頻譜,可將 5G 擴展到多個維度,實現更大容量、使用更多頻譜、支持新的部署場景。這不僅將使擁有授權頻譜的移動運營商受益,而且會為沒有授權頻譜的廠商創造機會,如有線運營商、企業和物聯網垂直行業,使他們能夠充分利用 5G NR 技術。5G NR 原生地支持所有頻譜類型,并通過前向兼容靈活地利用全新的頻譜共享模式。這為在 5G 中創新的使用頻譜共享技術創造了機遇。我們在頻譜共享技術領域,同樣走在前沿,比如LTE-U,LAA, LWA, CBRS, LSA, 還有MulteFire,這些技術已經用在了LTE上,5G NR將在這基礎上加以創新。

      目前LTE網絡的編碼還不足以應對未來的數據傳輸需求,因此迫切需要一種更高效的信道編碼設計,以提高數據傳輸速率,并利用更大的編碼信息塊契合移動寬帶流量配置,同時,還要繼續提高現有信道編碼技術(如LTE Turbo)的性能極限。在這方面,Qualcomm促成了行業統一采用LDPC信道編碼,LDPC編碼已被證明,對于需要一個高效混合HARQ體系的無線衰落信道來說,它是理想的解決方案。從下圖可以看出,LDPC的傳輸效率遠超LTE Turbo,且易平行化的解碼設計,能以低復雜度和低時延,擴展達到更高的傳輸速率。

      圖14:大信息塊長度下不同信道編碼的表現總結:我們在開頭提到,5G并非憑空而來,它的實現有賴于對現有技術的深入研究利用,比如用在LTE Advanced和LTE Advanced Pro 上的載波聚合、LTE物聯網、車聯網等技術。未來兩年,4G和5G將平行發展,一邊是4G的繼續成熟,一邊是5G的創新研發。根據3GPP的規劃,Release 15預計會在2018年6月發布,不過由于行業的推動,這個時間很可能會提早三五個月,保守估計,5GNR的大規模商業化部署最早將在2019年開始。

      作為移動通訊行業的領軍企業之一,推動5G盡早實現,我們責無旁貸,我們也在用實際行動積極推動5G的創新和構建,正如Qualcomm CEO 史蒂夫·莫倫科夫所言:“我們發明的一切、改進的一切以及克服的每一項困難,都為創造 5G 技術的無限機遇奠定了堅實的基礎。當別人在談論 5G 時,我們已開始著手構建。”

      就像我們以開創性的貢獻,將3G和4G融入今天的生活,我們會與合作伙伴協作前行,不斷拓展無線通信的邊界,將世界帶向5G,讓萬物互聯更快到來。

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      這個標題來自于我看過的一篇很不錯的文獻“What will be 5G?”[1],發表在2014年的通信領域頂尖期刊JSAC上,有589次的被引用次數。其中第一作者Jeffrey G. Andrews是德州奧斯丁的教授,通信領域的最頂尖學者。

      IEEE信息庫:IEEE Xplore Abstract(推薦有圖書館資源的小伙伴下下來看看,18頁,其中4頁多是參考文獻)

      同時我之后會介紹到的還有另一篇“Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work!”[2],發表在2013年的IEEE Access上,雖然對5G的論述不如第一篇論文全面,但有更高的663次被引用次數。

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      為了更好的了解5G在工程實現上的難度和挑戰,就需要先去了解人們對5G究竟有哪些需求和要求。以下分別是5G通信中最為核心的一些要求,需要注意的是,我們并不需要同時滿足下述的全部需求。

      a)聚合數據速率或區域容量(Aggregate data rate or area capacity)

      指的是通信系統能夠同時支持的總的數據速率,單位是單位面積上的bits/s。相比于上一代的4G通信系統,

      指的是當用戶處于系統邊緣時,例如處于小區中離基站最遠的位置,用戶可能會遇到的傳輸速率最差的情況,也就是數據速率的下限。又因為一般取傳輸速率最差的5%的用戶作為衡量邊緣速率的標準,邊緣速率又稱為5%速率。

      對于該指標,5G的目標是100Mbps到1Gbps,這一指標比相比于4G典型的1Mbps的邊緣速率,

      這里科普一下,經常有些廠家或運營商會宣布自己蜂窩網可以實現上百兆的最高速率,但這要求1)小區里就你一個用戶(只有你一個人接入了基站);2)人品極好,遇到隨機變化的信道狀況極好的時候。

      現在4G系統的往返延遲是15ms,其中1ms用于基站給用戶分配信道和接入方式產生的必要信令開銷。雖然4G的15ms相對于絕大多數服務而言,已經是很夠用了。 但隨著科技發展,之后興起的一些設備需要更低的延遲,比如移動云計算和可穿戴設備的聯網。

      隨著我們轉向5G網絡,通信所花費的能耗應該越來越低。但前文提到,用戶的數據速率至少需要提高100倍,這就要求5G中傳輸每比特信息所花費的能耗需要降低至少100倍。而現在能量消耗的一大部分在于復雜的信令開銷,例如網絡邊緣基站傳回基站的回程信號。而5G網絡,由于基站部署更加密集,這一開銷會更多。因此,5G必須要提高能量的利用率。

      5G網絡需要有更強的服務能力,能夠同時接入更多的用戶。隨著機機(machine-to-machine,意為設備到另一設備)通信技術的發展,單一宏蜂窩應該能夠支持超過1000個低傳輸速率設備,同時還要能繼續支持普通的高傳輸速率設備。

      其中W為頻譜帶寬,單位為Hz;S為信號功率;N為噪聲功率;C為最大傳輸速率,單位為bit/s。

      前文已經提到,5G的首要目標是將用戶的速率提高1000倍。如圖所示,雖然提升速率的方向和方法非常多,但最終都可以歸結為這三點:

      b)藍色箭頭:擴展新的頻譜范圍,例如使用更多的新頻段(毫米波30-300GHz,現在使用的頻段一般在5GHz以下)。

      c)綠色箭頭:提高頻譜利用率,例如通過Massive MIMO技術和高階調制技術,提高b/s/Hz/cell(小區內單位頻譜資源下的傳輸速率上限)

      上述三條不同的思路最終殊途同歸,都表現成單位面積內bit/s這一指標的提升,即前文介紹的區域容量(area capacity)。

      [1]Andrews J G, Buzzi S, Choi W, et al. What will 5G be?[J]. Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, 2014, 32(6): 1065-1082.

      [2]Rappaport T S, Sun S, Mayzus R, et al. Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work![J]. Access, IEEE, 2013, 1: 335-349.

      實際上,到目前為止5G還只是處于一個計劃/規劃階段中,各個相關公司和工業團體還在合作努力弄清楚它到底將是個什么東西。但所有人都同意一件事:就是隨著移動用戶數目及其數據需求不斷上升,5G必須以比現在的4G更快的速度應對更大的數據流。為實現這個目標,無線工程師們正在設計一整套全新技術,能夠在少于一毫秒延遲來傳遞數據(對比4G的延遲大約為70毫秒),并且峰值下載速度達到每秒20Gb(對比4G的1Gb/s)。

      目前還不清楚到底什么技術會最終在5G中做大部分功用,但有幾個中意的技術已經浮現。這幾個領軍技術包括毫米波(millimeter waves)、小基站(small cells)、大規模MIMO(massive MIMO)

      當今的無線通信已經踢到了鋼門板:越來越多的用戶及設備比從前消費更多的數據,但它依然擁擠在移動服務商一直以來使用的狹窄的射頻頻譜上。這意味著對每個用戶來說使用更少的帶寬,引發更慢的移動服務和更多的連接中斷。一種解決這個問題的方式就是在一段從前從未使用過的全新頻譜上傳輸信號。這就是為何現在在比目前的移動通信使用的頻譜更高的毫米波上進行實驗的原因。毫米波直到現在為止只在衛星通信及雷達上得到應用,在一些移動基站之間也有毫米波應用于傳遞數據。但將毫米波用于連接基站與移動用戶則是一個全新的方式。然而使用毫米波有一個主要障礙就是毫米爆不能穿透建筑物或障礙物,并且它會被樹葉以及雨滴所吸收。這也就是為何5G網絡將必須對傳統的移動傳播塔改進為另一個新技術小基站(small cells)。

      小基站是一種便攜式基站,只需要最少量電源運行,每隔250米設置一個。一個城市需要幾千個這樣的小基站組成密集網絡保障不中斷的通信連接。這種小基站的天線將比傳統基站天線小很多,可以更容易安裝在電線桿上或建筑物屋頂上。這種密集網絡部署方式可以使得在一個基站使用的頻率可以在另一個地區的另一個基站為另一個用戶服務,也就是頻率重復利用率大幅度提高。當然由于組建5G網絡小基站的數目如此之大,在地廣人稀的農村建設5G將會是一個很大的問題。5G基站還要比傳統移動網使用更多的天線——這就是另一個技術大規模MIMO。

      當前的4G基站有十幾個天線端口用于處理所有移動流量:八個端口給發射天線八個端口給接受天線G基站則具有幾百個天線端口,即在單一天線陣列上有更多天線。這意味著一個基站能夠同時向更多用戶發送和接受信號,從而增加移動網絡的容量22倍或更多。這個技術稱為大規模MIMO(MIMO就是多輸入多輸出)。MIMO原先是兩個或以上發射機和接收機同時發射和接受數據。大規模MIMO將此概念提升到新的高度——在一個陣列上實現幾十個天線。但安裝如此多天線也會在信號交匯時引起更多的干擾。這就是為何5G基站必須使用波束成型(beamforming)技術。

      波束成型技術將信號傳送給特定的用戶,減少附近其他用戶的干擾。在大規模MIMO基站上信號處理算法規劃出最佳的路徑到達用戶,通過規劃信號傳播和抵達時間,波束成型允許多用戶和天線在天線陣列上同時交換更多的信息。而對毫米波來說,波束成型則應對另一組問題:信號會被物體阻擋并且會在長距離上衰減。波束成型將信號聚焦傳輸給指定的用戶方向而不是同時傳輸給不同的方向的用戶。

      除了以上用毫米波提高數據傳輸率和利用大規模MIMO提高頻譜效率外,無線工程們還在試圖用全雙工模式技術實現5G所要求的高傳輸率和低延遲。當前4G基站和手機的射頻收發器在同一頻率上必須交互發射或接受數據信號(即TDD模式),或者是在不同頻率上同時發射和接受數據信號(即FDD模式)。5G的射頻收發器則能夠在同一頻率上同時發射和接受數據信號,亦即全雙工模式。它將在最基本的物理層上使無線網絡容量增倍。

      全雙工模式在軍事上早已應用實現。但要將其應用于個人移動設備,則研發人員就必須設計一種電路能夠分派接受和發送信號不同的路徑來避免天線在同時發送和接受信號時發生信號碰撞。這尤其困難因為無線電波在同一頻率上是同時向前后兩個方向傳播的——稱為互換原理。研發人員現在已經設計出了一款射頻收發器像高速開關那樣能夠阻斷無線電波的后向傳播,實現在同一頻率上同時發射和接受信號。全雙工模式的一個缺陷是它通過惱人的回撥產生更多的干擾。當射頻發射機發送信號時,這信號更接近于移動設備的天線,因此它比設備天線接受的任何信號更強。要使天線能夠同時接受和發送信號就必須應用回波取消技術。

      應用以上這五個技術以及其他5G技術,未來的無線網絡將實現智能手機用戶與VR游戲、自動駕駛車輛以及其他設備(物聯網)近乎實時互聯。

      首先我們想要獲得這些5G網絡所帶來的優勢,就需要為移動設備提供一種更復雜的存儲子系統,能在不增加能耗或占用空間的情況下,滿足越來越高的網絡速度和存儲要求。所以5G通信中的關鍵技術主要是存儲技術。

      其中有一項很受人關注的存儲技術是美光科技和英特爾聯合研發的3D NAND技術。3D NAND技術以卓越的精度垂直堆疊多層數據存儲單元,由于采用了垂直堆疊存儲單元的方式,因此單個單元的尺寸得以大大增加。這樣一來,便可通過更小的芯片面積提供更大的存儲容量,為眾多消費類移動設備帶來顯著的成本節約、能耗降低和性能提升。由3D NAND技術所制成的存儲設備的容量將比競爭性的 NAND 技術所打造出的設備容量高三倍(此容量差異通過將美光384Gb TLC 3D NAND芯片與業內其他3D NAND TLC比較得出)。

      如果設備的讀/寫性能跟不上需求的發展步伐,超快速5G網絡又何來用武之地?從性能角度來看,3D NAND可顯著提升讀/寫帶寬速度,這對于滿足未來3.6Gbps的數據下載速度要求至關重要。

      為了實現由5G 帶來的激動人心的新功能,移動行業還有大量工作需要完成。無論5G的發展進度如何,智能手機功能方面的創新從未止步。毫無疑問,手機的分辨率會越來越高,攝像頭會不斷優化,多媒體應用也將更加豐富。為此,移動設備必須采用更好、更快、更完善的內存和存儲子系統,才能提供滿足預期的精彩體驗。

      總結一下技術上有:1,Massive MIMO,至少4*4的天線,致密化網絡融合、無縫隙覆蓋,室外基站和室內femtocell;3,mm級波長(即新的頻段);4,D2D技術等

      至于調制方式(OFDMA),TDD/FDD/NDD,切換,軟件定義網絡等,這些我認為屬于“design issue”,是上述問題的一個延伸。

      ofdm的技術思想幾十年前就有了。只是當時的器件和工程能力,做不出來?;瘓湎遟會使用什么新技術,其理論也很可能是早就成熟了的。

      一些可能的趨勢。MIMO肯定的很熱,全雙工天線如果搞得好也不錯的。然后洲際甚至世界范圍網絡整合對降低延時很有幫助,想要延時足夠低,運營商之間的合作很重要,但這不僅僅是技術問題了。

      我覺得未來電子通信行業,完善性工作會很重要,要做精品,完善工藝,優化設計,豐富產品??蒲院圖際跣緣慕共換嵬?,但過去那種翻天覆地式的變化會少很多吧。

      為了滿足5G通信網絡對于不同連接特征的需求,5G網絡采用了很多新的無線通信技術,其中最具代表性的就是波束賦形(Beamforming),大規模天線陣列(Massive MIMO),以及毫米波通信(mmWave)。

      大規模天線陣列(Massive MIMO)與波束賦形(Beamforming),是5G多特征極化的重要支撐。

      大規模天線陣列(Massive MIMO)是指一根天線有很多的天線頭。每個天線頭可以與移動設備進行獨立的輸入輸出信號通信,這相當于為基站和終端之間建立了眾多通道,天線頭越多,通信信道就越多。在5G時代,天線個天線個天線頭。這就大大提升了單位網絡面積能夠支撐的設備容量。

      建立在Massive MIMO技術基礎之上的波束賦形技術(Beamforming),可以使得天線頭的載波頻率能夠以極小的扇區夾角以幾乎直線的方式對準通信終端建立無線通信通道??梢韻胂籩詼嗟奶煜咄范級宰幾髯災斬松璞竿苯型ㄐ?。不僅如此,這些通道還可以聚合,或者獨占,使通信的帶寬和可靠性得到不同的結果。

      想象有非常多的車道,可以聚合形成一條非??砝牡纜?,也可以將車道細分支撐更多的車輛,還可以讓某些車輛跑在固定的車道上增強其可靠性。這種靈活動態規劃車道的能力,正如5G的通信網絡可以按照場景的需求,實現大規模通信設備連接、超穩定低延遲連接或是超高帶寬連接的能力。

      盡管如此,毫米波也有著難以避免的缺陷:1.毫米波的信號衰落快:受大氣衰減和吸收影響,無法進行廣域覆蓋 2.毫米波的信號穿透力低:能夠穿透煙霧、灰塵等,但難以穿透固體材料 3.毫米波的器件加工精度高:非常小的加工瑕疵都會對毫米波設備性能造成很大影響

      毫米波技術是實現5G網絡超高帶寬的基礎條件,只有在毫米波的載頻上才可能實現5G超高帶寬的數據傳輸的能力。而毫米波的缺陷也正是5G網絡建設需要面臨的問題。

      而IP網絡的出現,引入了數據包交換技術,則消除了所謂連接的概念。像寄信一樣,發方寫對數據包的地址,然后發出去即可;收方通過網絡的路由收到數據包再做內容匯集。語音、圖片、視頻等多媒體內容都可以進行傳輸。

      數據包交換技術使網絡的構建變得異常靈活,這種靈活性在4G時代,已經體現在無線、傳輸、交換等所有移動網絡的基礎支撐架構上。這也是人們將4G時代稱為全IP網絡時代的原因。全IP通信網絡大幅降低了網絡的復雜程度,網絡建構和運維成本也隨之降低。

      隨著云計算技術的發展和網絡設備功能的簡化,人們進一步提出了網絡設備虛擬化(NFV)的概念。不僅網絡本身可以被靈活定義,連網絡設備也可以被靈活定義。想象這樣的道路,你的車輛如果走著走著沒油了,前面就會出現加油站;如果你累了,前面就會出現休息區,而且這些基礎設施會因為車輛的多少而相應出現。這就是NFV給網絡帶來的靈活性。

      本文節選自高通中國最新的研究報告 作者:Dr. John E. Smee,工程副總裁鏈接:五大無線G NR變成現實 -------------------------------------------------我已經在Qualcomm工作15年以上,大部分時間從事無線工作,目睹無線技術領域的許多變化和令人驚嘆的創新,但沒有什么能夠和5G移動網絡出現的根本性轉變相提并論。過去幾年,我一直領導Qualcomm Research項目,致力于設計讓5G愿景變成現實的新無線G標準化工作正有序地推進,這項工作將制定名為5G新空口(5G NR)的全球規范,我們正積極致力于5G設計,以促進并加快其發展。讓5G NR變成現實非常復雜。5G NR必須滿足一系列不斷擴展、多種多樣的連接需求,它不僅將連接人,還要在廣泛的行業和服務中連接并控制機器、物體和終端。統一空口要靈活且敏捷地應用合適的技術、頻譜和帶寬,以此滿足每個應用的需求并支持面向未來服務與終端類型的高效復用。5G NR還需要充分利用大量可用頻譜監管范式和頻段中的每一點頻譜 — 從1 GHz以下低頻帶到1 GHz至6 GHz中頻帶和稱為毫米波的高頻帶。這要求在我們開創3G、4G和Wi-Fi時創建的基礎上進行新技術創新。這里沒有定義5G的單一技術組件。相反地,5G將從諸多截然不同的技術創新中被構建。Qualcomm是發明公司。多年來我們一直在開發這些5G構建???— 發明正突破并且會重新定義無線G新技術。我們已開發先進的5G NR原型系統,用于測試、演示和試驗5G發明。現在,我們即將迎來5G移動網絡,我們的無線G NR標準的制定,這將支持從2019年開始,基于符合標準的基礎設施與終端來進行大規模5G部署。我在Qualcomm Research的工作最有成就感的一個方面是,看到我們的先進系統設計和無線技術從理論開始,一直到設計、標準化、實現和最終商用。下面我們快速瀏覽一下正讓5G NR和我們的5G愿景變成現實的五大關鍵無線n子載波間隔擴展的可擴展OFDM參數配置

      5G NR設計的另一個關鍵組件是將支持網絡運營商在相同頻率上高效復用構想的(和無法預料的)5G服務的靈活框架。我們針對該5G NR框架設計的關鍵組件是自給式集成子幀。如圖2所示,通過在相同子?。ɡ?,以TDD下行鏈路為中心的子?。┠詘荽浜禿蠼飴肴啡俠詞迪指脫映?。有了5G NR自給式集成子幀,每個傳輸都是在一個時期內完成的??榛攣錚ɡ?,下行授權 下行數據 ?;な奔?上行確認)。除更低延遲之外,該??榛又∩杓浦С智跋蚣嬡菪?、自適應UL/DL配置、先進互易天線技術(例如,基于快速上行探測的下行大規模MIMO導向)以及通過增加子幀頭(例如,免授權頻譜的競爭解決頭)支持的其他使用場景 — 讓該項發明成為滿足許多5G NR需求的關鍵技術。自給式集成子幀設計(例如,TDD下行鏈路)

      連同可擴展參數配置和靈活的5G NR服務框架,物理層設計應包括可提供穩健性能和靈活性的高效信道編碼方案。盡管Turbo碼一直非常適合3G和4G,但Qualcomm Research已證明,從復雜性和實現角度來看,當擴展到極高吞吐量和更大塊長度時,低密度奇偶校驗碼(LDPC)具有優勢,如圖3所示。此外,LDPC編碼已被證明,對于需要一個高效混合ARQ體系的無線衰落信道來說,它是理想的解決方案。因此,最近3GPP選定先進的LDPC作為eMBB數據信道編碼方案。圖3:靈活的LDPC碼支持吞吐量擴展

      發明#4:先進大規模MIMO天線G設計還促進MIMO天線技術發展。通過智能地使用更多天線,我們可以提升網絡容量和覆蓋面。即,更多空間數據流可以顯著提高頻譜效率(例如,借助多用戶大規模MIMO),支持每赫茲傳輸更多比特,并且智能波束成形和波束跟蹤可以通過在特定方向聚焦射頻能量來擴展基站范圍。我們已展示5G NR大規模MIMO技術將如何在具有3D波束成形能力的基站,利用2D天線 GHz以下頻譜的更高頻段。借助快速互易TDD大規模MIMO,我們的測試結果顯示,面向在3 GHz至5GHz頻段工作的5G NR新部署重用現有宏蜂窩基站是可行的。全新多用戶大規模MIMO設計的這些測試結果顯示,容量和小區邊緣用戶吞吐量顯著提升,這對提供更統一的5G移動寬帶用戶體驗很關鍵。我們的5G設計不僅面向宏/小型基站部署支持使用3至6 GHz頻段的更高頻率,而且將面向移動寬帶開辟24 GHz以上頻段毫米波新機會。在這些高頻上可用的充裕頻譜能夠提供將重塑數據體驗的極致數據速度和容量。但是,動用毫米波伴隨著一系列自身挑戰。在這些更高頻段上傳輸,遭遇高得多的路徑損失并且容易受阻擋。但正如我們通過廣泛測試Qualcomm Research 5G毫米波原型系統所證明的那樣,參閱圖4,動用毫米波頻段的創想不再遙不可及。我們正利用基站和終端中的大量天線單元以及智能波束成形和波束跟蹤算法展示持續寬帶通信,甚至包括非視距通信和終端移動。我們在該領域的早期研發已帶來首款5G調制解調器 — 將支持早期5G毫米波試驗和部署的高通驍龍X50 5G調制解調器。圖4:Qualcomm Research 5G毫米波原型系統在28 GHz工作

      頻譜是移動通信最重要的資源,獲得更多頻譜意味著網絡可以提供更高用戶吞吐量和容量。但是頻譜稀缺,我們必須尋找充分利用現有資源的創新方式。今天,我們正開創頻譜共享技術,例如LTE-U/LAA、LWA、LSA、CBRS和MulteFire。5G NR設計為原生支持全部頻譜類型,靈活地利用潛在頻譜共享新范式,因幀結構的設計具有前向兼容性。這創造在5G中將頻譜共享提升到新水平的創新機會。這些創新將提供更多可用頻譜,但也通過支持可動態適應載荷工況的協作式分層共享機制提高總體利用率。為了讓其變成現實,最近我們發布5G NR頻譜共享原型系統(圖5),推動3GPP標準化并支持影響深遠的試驗。圖5:5G NR頻譜共享支持充分利用全部頻譜類型

      這五大關鍵發明僅僅是成為我們5G設計一部分的幾項驚人發明。如果沒有合適的硬件、軟件和固件推動,它們將只是紙上概念。我們的5G NR原型系統不僅用作公司5G設計的測試平臺,還是密切跟蹤3GPP標準化進度的試驗平臺,支持與領先移動網絡運營商和基礎設施廠商開展5G NR試驗,例如我們最近宣布與SK電信和愛立信開展試驗。這些活動對加快大規模5G商用網絡部署至關重要。希望更多地了解這些發明和其他5G工作嗎?請查閱我們的新5G NR,它全面概述我們的5G愿景和全新5G NR設計詳情。

      TDD+FDD雙載波聚合商用解決方案:B3(20M)+B38(20M)雙載波聚合,實測下行速率最高可達259Mbps;

      TDD+FDD五載波聚合:使用B3(20M)+B8(20M)+B41(60M),輔以高階多流傳輸技術,實現下行最高超過1Gbps的峰值速率;

      LTE-Hi:華為上、下行256QAM編碼速率提升預商用解決方案,輔以下行雙載波聚合,可實現上行速率提升100%,下行提升33%。

      大規模天線D-MIMO、可使能量效率提升10倍,有可能成為第五代移動通信網絡最具性的技術之一。

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