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五大无线技术发明问世 芯片商积极布局

2018年05月23日 06:18 次阅读

目前已看到无线技术领域许多变化和令人赞叹的创新,但没有什么能和5G行动网络出现的根本性转变相提并论。 过去数年来,芯片商持续致力于设计出一个统一的5G新无线电,它将极大化拓展行动网络与设备的能力和效率。

早在2016年3月,3GPP就已经着手5G新无线电(5G NR)的标准化工作。 此一主要目的在于,开发一个统一的、更强大的无线空中接口。 而2017年12月中时,在葡萄牙里斯本的3GPP全体会议上,3GPP成功完成了首个5G NR规范,这可以说是在2019年实现5G NR商用布建之路上,一个重要的业界里程碑。

首个5G NR规范不仅支持开始于2019年的增强型行动宽带的布建,同时也为扩展5G网络至几乎所有产业、所有物体,以及所有连接打下了基础。 那么,哪些无线技术定义了首个5G NR规范呢?

5G NR规范释出 芯片商积极布局

5G NR必须满足不断扩展以及极端多变的连接和布建类型的要求。 5G NR还需要充分利用每一段频谱,这些频谱具有不同的频谱使用监管方式,分布在不同的频段,不论是从1GHz以下低频段,或是到1GHz至10GHz中频段,以及称为毫米波的24GHz以上的高频段。 因此,没有一种技术可以单独定义5G;相反地,5G将从诸多截然不同的技术创新中被构建。

在5G NR规范释出之后,芯片商和电信营运商也开始积极布局此一市场。 以高通(Qualcomm)为例,该公司多年来持续开发5G基础技术,并且发明全新的5G技术以推动,甚至是重塑无线的边界;致力推动其先进系统设计和无线技术从理论到设计、标准化、实现,以及最终商用的进程,以实现5G愿景(图1)。

五大无线技术发明问世 芯片商积极布局

图1 5个定义5G NR的无线发明

运用可扩展OFDM参数配置增进子载波间隔

5G NR设计中最重要的决定之一,是选择无线波形和多址接入技术。 在已经评估并且将继续评估多种方式的同时,高通透过广泛研究(在2015年11月所发布的高通研究部报告中)发现,正交分频多任务(OFDM)体系,具体来说包括循环前缀正交分频多任务(CP-OFDM)和离散傅立叶变换扩频正交分频多任务 (DFT-S OFDM),是针对5G增强型行动宽带(eMBB)和更多其他场景的正确选择。

由于现在OFDM已被使用,或许产业界会问“下一步的创新之路在哪里? ”5G NR的一个关键创新之处就是可扩展的OFDM复频参数配置(图2)。 现今,LTE支持最多20MHz的载波带宽,其中OFDMtone(通常称为子载波)之间的间隔几乎是固定的15kHz。

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图2 可扩展OFDM多载波参数

因此,在5G NR中,高通导入了可扩展的OFDM参数配置,从而支持多种频谱频段/类型和布建模式。 例如,5G NR必须能够在有更大频道宽度(例如数百MHz)的毫米波频段上工作。

此外,3GPP 5G NR Rel-15规范中将利用可扩展OFDM参数配置,实现子载波间隔能随频道宽度以2的n次方扩展。 如此一来,在更大带宽的系统当中,FFT点数大小也随之扩展,而不会增加处理的复杂性。

自包含时隙结构实现弹性框架

5G NR设计的另一个关键技术是弹性的基于时隙的框架,以支持电信营运商在相同频率上高效复用已构想的(和无法预料的)5G业务。 实现该灵活、弹性框架的关键技术发明就是5G NR自包含时隙结构。

在新的自包含时隙结构中(以图3中的TDD为例),每个5G NR传输都是模块化处理,具备独立译码的能力,避免了跨时隙的静态时序关系。 透过在时域和频域内对传输进行限定,该弹性设计简化了在未来增加新的5G NR特性/服务,这比之前几代行动通讯具有更好的向下兼容性。

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图3 5G NR TDD自包含时隙结构的优势

得益于上传/下载(UL/DL)快速转换和可扩展时隙长度,例如子载波间隔为30kHz隔时时隙长度为500μs,而子载波间隔为120kHz时时隙长度则为125μs,和LTE相比,5G NR自包含时隙结构还带来显著更低的时延。

该时隙结构框架在同一个时隙中包含上/下行调度,数据和确认。 除更低延迟之外,该模块化时隙结构设计还支持自适应TDD UL/DL配置、先进基于信道互易性的天线技术,例如基于快速上传探测的下载大规模MIMO导向,以及透过增加子帧支持其他使用场景。 这些都让该项发明成为满足许多5G NR需求的关键技术,它也是3GPP 5G NR规范的一部分。

先进ME-LDPC/CA-Polar频道编码满足多元应用场景

连同可扩展参数配置和灵活的5G NR服务框架,物理层设计应包括可提供稳健性能和灵活性的高效信道编码方案。

尽管Turbo码一直非常适合3G和4G,但高通研究部已经证明,从复杂性和实现角度来看,当扩展到极高吞吐量和更大编码块长度(Block Lengths)时,低密度同位码(LDPC),尤其是ME-LDPC,更具优势,如图4所示。 因此,3GPP 5G NR Rel-15规范将利用ME-LDPC作为增强型行动宽带数据频道的编码方式。

五大无线技术发明问世 芯片商积极布局

此外,3GPP选择Polar频道编码作为增强型行动宽带控制频道的编码方式;而高通的CRC-Aided Polar(CA-Polar)频道编码,可带来性能增益,因此它被应用在多种5G NR控制应用场景中。

大规模MIMO提升容量/覆盖率

MIMO天线技术的发展也是5G设计重点。 透过智能地使用更多天线,可以提升网络容量和覆盖率。 也就是说,更多空间数据串流可以显著提高频谱效率(例如借助多用户大规模MIMO),支持在每赫兹(Hz)上传输更多位(bit)。

同时,智能波束成形技术还可以通过在下载链路的特定方向聚焦射频能量来扩展基地台的覆盖范围;相应地,在上传链路上,基地台在特定方向接收,可以减少的噪音和干扰。

5G NR大规模MIMO技术将利用基地台端的2D天线数组完成3D波束成型,从而利用中频段频谱中更高的频段。 然而,对于充分利用3D波束成形,准确和实时的信道知识是必不可少的。

对此,针对快速基于信道互易性的TDD大规模MIMO,5G NR规范的一部分进行设计优化,将利用自包含时隙结构和增强的参考讯号,以支持更快速和更准确的信道回馈。

此一测试结果显示,将现有的大型蜂巢式基地台(例如在2GHz频段)重新用于在3GHz至5GHz中频段工作的全新5G NR布建是可行的。 全新多用户大规模MIMO设计的这些测试结果显示,容量和基地台边缘用户吞吐量(如图5)显著提升,这对提供更统一的5G行动宽带用户体验至为关键。

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图5 5G NR大规模MIMO仿真

行动毫米波布局脚步加快

上述的5G NR设计不仅实现了中频段频谱中更高频率的在大型/小型基地台布建中的应用,同时也开启频谱中超过24GHz的毫米波用于行动宽带的机会。

这些高频段有丰富的可用频谱资源,支持极速数据速率和容量,这将重塑行动体验。 然而,增加的传播损耗,易受障碍物影响(如头、手、身体、树叶、建筑),以及射频电路的复杂性和功效,都让这些高频段一直以来没有用于行动通讯。 不过,现在,5G NR毫米波正改变这一切。

为了使毫米波用于行动宽带通讯系统,我们已经在关键设计元素中钻研多年,证明其可行性。 如在2017年的世界行动通讯大会上所展示的,高通研究部5G毫米波原型系统在基地台和设备中使用了大量的天线元,配合智能/快速波束成形和波束追踪算法,展示了用于非视距通讯和设备行动场景下可持续的宽带通讯(图6)。 我们相信可以实现行动产业的下一个里程碑,在2019年让5G NR毫米波在行动网络和行动设备中(包括智能型手机)商用。

五大无线技术发明问世 芯片商积极布局

图6 工作在28GHz频段的高通研究部5G毫米波原型系统

众多技术发明驱动5G NR创新应用

3GPP Release-15 5G NR规范将为增强型行动宽带及更多应用搭建基础,而5G技术蓝图才刚刚开始。 芯片商已经着手多项全新的技术发明,这些发明将驱动未来变革和5G NR网络和设备的扩展,引领全新的技术如,5G NR频谱共享,解锁更多频谱并支持全新的布建类型;5G NR超可靠、低时延通讯支持全新的关键任务服务;5G NR蜂巢式车联网(C-V2X)赋予自动驾驶新的能力;5G NR整合化接入和回程(IAB)减少回程花费,作为更高效的网络密集化手段;5G NR海量物联网带来低功耗,覆盖更广的物联网。

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近日,中国移动率先在国内打通了首个5G电话,媒体认为这意味着一个上万亿元人民币的产业已经逐步拉开序幕...

发表于 2018-05-16 15:57 500次阅读
中国移动打通了首个5G电话_5G是满足未来广泛的...

布局5G网络 中国移动和中国联通持续领跑

中国联通在2017年全年业绩报告中也表示,2018年,中国联通将率先在北京、天津、上海、深圳、杭州、...

发表于 2018-05-16 15:23 1452次阅读
布局5G网络 中国移动和中国联通持续领跑

德科技5G协议研发工具成功实现了2Gbps LT...

2018 年 5 月 16 日,北京——是德科技(NYSE:KEYS)宣布与 Qualcomm In...

发表于 2018-05-16 15:16 233次阅读
德科技5G协议研发工具成功实现了2Gbps LT...

承载技术和5G本身是在同步发展和演进的 5G承载...

距离5G无线标准正式冻结的时间节点越来越近,摆在承载产业链面前的难题却是与日俱增;时至今日,产业链在...

发表于 2018-05-16 14:50 94次阅读
承载技术和5G本身是在同步发展和演进的 5G承载...

英特尔加速5G时代的边缘计算落地

万物互联的时代,网络连接对象正从人扩展至物。IDC的统计数据显示,到2020年将有超过500亿的终端...

发表于 2018-05-16 14:23 343次阅读
英特尔加速5G时代的边缘计算落地

白皮书显示 我国5G在标准研发上正逐渐成为全球领...

赛迪顾问15日在京发布的《2018年中国5G产业与应用发展白皮书》显示,我国5G在标准研发上正逐渐成...

发表于 2018-05-16 14:09 78次阅读
白皮书显示 我国5G在标准研发上正逐渐成为全球领...

大家这么青睐5G,它有啥厉害的呢?

据了解,早在2013年就已经有公司表示成功开发5G的核心技术,并预计2020年开始推向商业化,速度快...

发表于 2018-05-16 11:47 410次阅读
大家这么青睐5G,它有啥厉害的呢?

英特尔是全球首批5G体验的关键支持者_英特尔加速...

第二届全球未来网络发展峰会于11至12日在南京举行。在峰会的SDN/NFV技术与应用分论坛上,英特尔...

发表于 2018-05-16 11:44 282次阅读
英特尔是全球首批5G体验的关键支持者_英特尔加速...

最受欢迎的新型传感器之一:单芯片雷达片上系统

最受欢迎的新型传感器之一:单芯片雷达片上系统(system-on-chip,SoC),其在汽车中的广...

发表于 2018-05-16 10:44 140次阅读
最受欢迎的新型传感器之一:单芯片雷达片上系统

5G即将商用,承载标准迫在眉睫

进入2018年以来,我国5G发展进一步升温,发改委和工信部降低5G频率占用费,大幅降低了5G发展成本...

发表于 2018-05-16 09:44 493次阅读
5G即将商用,承载标准迫在眉睫

OPPO发布的3D人脸识别技术到底有多牛逼

近日,OPPO召开了一场技术媒体沟通会,针对3D人脸识别的研发进度和5G相关技术做了详细介绍,同时正...

发表于 2018-05-16 05:20 302次阅读
OPPO发布的3D人脸识别技术到底有多牛逼

四川联通携手爱立信在中国联通首批5G试点城市成都...

为了让天府之国老百姓在第一时间尝鲜5G,四川联通将于5月14日至17日在成都市著名核心商业区春熙路银...

发表于 2018-05-15 17:36 781次阅读
四川联通携手爱立信在中国联通首批5G试点城市成都...

赢在起跑线 中国联通储备5G资金和弹药

马红兵表示,中国联通已经在通过控制3G/4G的投资,储备5G的资金和弹药。

发表于 2018-05-15 17:33 795次阅读
赢在起跑线 中国联通储备5G资金和弹药

中信证券:技术标准当论技术,求同存异方能共赢

将信号由信源传输至信宿的媒介,无线信道即频段。5G NR标准包含FR1(Sub-6GHz,450MH...

发表于 2018-05-15 17:32 750次阅读
中信证券:技术标准当论技术,求同存异方能共赢

面向5G网络的MEC智能场管解决方案实现部署

当数万名观众聚集在体育场、音乐厅等大型场馆中时,通信网络可能承受巨大的压力。无论在何种环境下,人们都...

发表于 2018-05-15 16:44 294次阅读
面向5G网络的MEC智能场管解决方案实现部署

通向5G只需5步

5G 将是一场变革,以其超级可靠的低延迟网络为基础,它不但能提供增强移动宽带的全新体验,还能实现海量...

发表于 2018-05-15 16:08 246次阅读
通向5G只需5步

3GPP不是霸权组织,更没有阴谋论

有趣的是,从3GPP的会议记录来看,实际上高通、三星、华为、中兴、LG等也都并非固执于自己的“阵地”...

发表于 2018-05-15 15:43 691次阅读
3GPP不是霸权组织,更没有阴谋论

上海5G建设迈出关键一步 今起开展外场综合测试

然而IOT操作系统的研法难度比芯片更高,很多公司都认为这一意见费力不讨好的事情,那么到底是谁给的36...

发表于 2018-05-15 14:52 302次阅读
上海5G建设迈出关键一步 今起开展外场综合测试

5G新空口下商用部署加速,Qorvo专家最新产业...

作为业界领先的方案提供商,Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇也发出了积极的信号,并现场解...

发表于 2018-05-15 11:35 455次阅读
5G新空口下商用部署加速,Qorvo专家最新产业...

无线音频市场迈向高速增长期的发展

随着无线技术的发展,人们长期使用的3.5mm耳机插孔正在淡出视线,无线耳塞将成为主流趋势。对智能小巧...

发表于 2018-05-15 11:11 92次阅读
无线音频市场迈向高速增长期的发展

5G商用化进度不断提前 5G手机可能提前到来

目前全球电信厂商、手机厂商都在赶进度,力图让5G商用化进度不断提前。据高通(Qualcomm)表示,...

发表于 2018-05-15 10:50 516次阅读
5G商用化进度不断提前 5G手机可能提前到来

爱立信和江苏移动共同搭建了包含5G中频从5GC核...

除了中频环境下的应用,高频毫米波也是本次展示的一大亮点。毫米波是5G不同于之前代际的重要特色,用户端...

发表于 2018-05-15 09:46 218次阅读
爱立信和江苏移动共同搭建了包含5G中频从5GC核...

5G三大应用场景及市场分析

5G信道编码之争,就是控制信道、数据信道短码、数据信道长码三者信道的编码方式的争夺。

发表于 2018-05-15 09:44 2878次阅读
5G三大应用场景及市场分析

我国首创收发两用紫外同质集成光电子芯片

南京邮电大学王永进教授发现了量子阱二极管发光和探测共存的物理现象,并在此基础上研发出多种同质集成光电...

发表于 2018-05-14 17:24 772次阅读
我国首创收发两用紫外同质集成光电子芯片

5G移动通信与5G WiFi有什么区别

随着物联网一起大热的是第五代移动通信,也就是通信人说的5G,但是相比2020年才进入商业化移动通信5...

发表于 2018-05-14 16:40 1090次阅读
5G移动通信与5G WiFi有什么区别

中国电信专家:如何选择合适的5G前传技术 非WD...

蒋铭表示,中国电信在5G前传场景中WDM-PON技术具备明显优势。

发表于 2018-05-14 15:39 384次阅读
中国电信专家:如何选择合适的5G前传技术 非WD...

5G即将商用 承载标准迫在眉睫

我国5G承载产业链提出的5G承载方案已在国际电联成功立项,并获得国外同行专家的支持,标志着我国在5G...

发表于 2018-05-14 15:25 340次阅读
5G即将商用 承载标准迫在眉睫

中国科学家制造出大规模光量子芯片 英国电信宣布2...

据新华社报道,中国研究人员制备出大规模光量子芯片,并成功进行了一种重要的模拟量子计算演示。2019年...

发表于 2018-05-14 14:05 796次阅读
中国科学家制造出大规模光量子芯片 英国电信宣布2...

5G是将改变社会生活的通用技术,天线数量将增加贯...

长期来看,5G 是4G LTE 标准之后全新的电信标准阶段,将不局限于移动网络的升级换代,更将成为一...

发表于 2018-05-14 12:03 129次阅读
5G是将改变社会生活的通用技术,天线数量将增加贯...

5G和承载技术同步演进发展,为明确5G承载技术的...

“无线绝对是有限的,有线可能是无限的。5G承载给我们带来无限的发展机会,我们一定要牢牢把握。”李俊杰...

发表于 2018-05-14 10:43 346次阅读
5G和承载技术同步演进发展,为明确5G承载技术的...

什么是信道编码?信道编码简史

所谓信道编码,也叫差错控制编码,就是在发送端对原数据添加冗余信息,这些冗余信息是和原数据相关的,再在...

发表于 2018-05-14 10:39 508次阅读
什么是信道编码?信道编码简史

24GHz毫米波雷达系统

发表于 2018-03-12 09:48 802次阅读
24GHz毫米波雷达系统

【AD新闻】三星被曝缺乏毫米波经验,5G基带研发遇瓶颈

发表于 2018-01-28 13:54 945次阅读
【AD新闻】三星被曝缺乏毫米波经验,5G基带研发遇瓶颈

【下载】《射频和无线技术入门(第二版)》——经典微波入门书

发表于 2017-08-07 17:42 8633次阅读
【下载】《射频和无线技术入门(第二版)》——经典微波入门书

猎头岗位:高级天线工程师(深圳)

发表于 2017-06-27 19:34 853次阅读
猎头岗位:高级天线工程师(深圳)