每隔一段時(shí)間，新的技術(shù)就會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，并重塑此前的邊界和假設(shè)。盡管仍處在廣泛測(cè)試中，但5G毫米波正成為變革移動(dòng)行業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)下一代用戶體驗(yàn)，并顯著提高網(wǎng)絡(luò)容量。

它的到來(lái)恰逢其時(shí)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正面臨激增的數(shù)據(jù)需求，因?yàn)橄M(fèi)者越來(lái)越多地利用移動(dòng)設(shè)備來(lái)分享和消費(fèi)高保真多媒體。最重要的是，隨著移動(dòng)設(shè)備能做的事越來(lái)越多——比如高分辨率相機(jī)、4K視頻、VR、AR——消費(fèi)者對(duì)更快、更好連接的需求也日益增加。

近日，Qualcomm進(jìn)行了一項(xiàng)全球5G消費(fèi)者調(diào)查，結(jié)果證實(shí)了這種對(duì)移動(dòng)寬帶無(wú)法滿足的需求。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)5G可用時(shí)，約有50%的消費(fèi)者會(huì)購(gòu)買(mǎi)支持5G網(wǎng)絡(luò)的智能手機(jī)。在消費(fèi)者選擇5G手機(jī)的因素中，快10倍的速度，快10倍以上的響應(yīng)時(shí)間， 以及更劃算并且無(wú)限的流量，等三大原因居首。

為了滿足日益增長(zhǎng)的需求，我們需要獲取更多的頻譜。頻譜就像移動(dòng)連接的命脈。原因很簡(jiǎn)單——更多的頻譜意味著更高的網(wǎng)絡(luò)容量，也就意味著更快的數(shù)據(jù)速率和更好的用戶體驗(yàn)。5G的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)遇是利用此前不適合用于移動(dòng)通信的全新的高頻段。5G NR——全球5G標(biāo)準(zhǔn)——不僅僅面向3 GHz以下頻段設(shè)計(jì)，而是提供了一個(gè)統(tǒng)一設(shè)計(jì)，從而可以利用3.3到6 GHz的中頻段，以及24 GHz以上的高頻段——也被稱(chēng)為毫米波。

圖1、5G NR統(tǒng)一空口設(shè)計(jì)涵蓋豐富的頻段和類(lèi)型

盡管將24 GHz以上頻段用于無(wú)線通信并非新鮮事，但對(duì)于移動(dòng)通信，毫米波是一個(gè)全新的前沿領(lǐng)域，前景十分誘人，因?yàn)樵谶@些高頻段，有大量可用的帶寬可用來(lái)實(shí)現(xiàn)極高的數(shù)據(jù)速率并顯著提高容量。在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，毫米波被用于定點(diǎn)、視距內(nèi)無(wú)線通訊，作為固定無(wú)線回傳和衛(wèi)星通訊。然而，增加的傳輸損耗，易受障礙物影響(如手、頭、身體、樹(shù)葉、建筑穿透)，以及RFIC的復(fù)雜性和能量效率，使得這些高頻段歷來(lái)不適用于移動(dòng)通信。但是現(xiàn)在，基于5G NR的毫米波正改變這一現(xiàn)狀，而Qualcomm正引領(lǐng)這一潮流。

業(yè)內(nèi)有相當(dāng)數(shù)量的人對(duì)在2019年實(shí)現(xiàn)5G NR毫米波的商業(yè)化持懷疑態(tài)度——即在移動(dòng)設(shè)備形態(tài)，如智能手機(jī)中克服這些高頻段的挑戰(zhàn)，提供穩(wěn)健的移動(dòng)通訊。

在Qualcomm，我們一直以來(lái)都有解決其他人認(rèn)為不可能的無(wú)線挑戰(zhàn)的悠久傳統(tǒng)。我們一直在研究能使毫米波用在移動(dòng)寬帶通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素——向我們自己，也向整個(gè)行業(yè)證明，什么是可行的，什么還需要攻克。我很高興能與大家分享我們?cè)谶@個(gè)問(wèn)題上取得的一些進(jìn)展。

在真實(shí)環(huán)境中展示可持續(xù)的移動(dòng)寬帶通信

今年早些時(shí)候在巴塞羅那世界移動(dòng)通信大會(huì)上，我們演示了我們第一代工作在28 GHz頻段上的5G 毫米波原型系統(tǒng)。該原型系統(tǒng)和OTA測(cè)試?yán)昧宋覀冊(cè)谛聺晌鞯难芯恐行拇罱ǖ?G毫米波實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。我們的測(cè)試遠(yuǎn)超過(guò)典型的5G毫米波實(shí)驗(yàn)所展示的數(shù)千兆的，視距內(nèi)的毫米波通信連接。該測(cè)試展示了先進(jìn)的5G自適應(yīng)波束賦形和波束追蹤技術(shù)可以在真實(shí)環(huán)境中提供穩(wěn)健的移動(dòng)寬帶通信。這些真實(shí)環(huán)境包括：在行進(jìn)車(chē)輛中的設(shè)備運(yùn)動(dòng)、在辦公室中內(nèi)的設(shè)備運(yùn)動(dòng)，包括墻體穿透、動(dòng)態(tài)的身體和手阻擋，以及在多個(gè)基站(gNodeBs)之間快速切換。

充分展示了利用現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)，良好的戶外毫米波覆蓋是可能的

對(duì)于在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中使用毫米波的另一個(gè)普遍懷疑是，需要大量的小型基站部署來(lái)利用這些技術(shù)。這種對(duì)許多新的小型基站的需求使一些人相信，即使5G無(wú)線通信技術(shù)能夠提供穩(wěn)健的移動(dòng)通信，也需要很多年才能達(dá)到商業(yè)現(xiàn)實(shí)，因?yàn)椴渴鹚羞@些新站點(diǎn)需要移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商投入大量的時(shí)間和投資。

圖2、5G NR毫米波戶外覆蓋模擬

我們最近在美洲世界移動(dòng)大會(huì)上演示了舊金山的仿真結(jié)果(見(jiàn)下圖3)。除了在城市10平方公里的區(qū)域內(nèi)展示卓越的(65%)下行連接覆蓋，通過(guò)與現(xiàn)有的LTE密集部署的共站址部署，覆蓋模擬顯示在市區(qū)1平方公里的區(qū)域內(nèi)擁有更好的覆蓋(超過(guò)80%)。該仿真還顯示，由于大信道帶寬在高頻段上成為可能，即使在基站覆蓋邊緣，，也能達(dá)到100+Mbps的峰值數(shù)率。雖然在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)毫米波戶外到室內(nèi)的覆蓋是不可行的，但良好的戶外毫米波覆蓋可以釋放出6 GHz以下頻段(即LTE或5G)戶外到室內(nèi)的容量。此外，戶外毫米波覆蓋可以與定向的室內(nèi)毫米波部署相配合。我們計(jì)劃在本月晚些時(shí)候發(fā)布一份白皮書(shū)，詳細(xì)介紹這些網(wǎng)絡(luò)覆蓋仿真，包括對(duì)室內(nèi)環(huán)境的新仿真。同時(shí)，欲了解更多信息可以下載我們的5G NR毫米波演示。

圖3、舊金山戶外網(wǎng)絡(luò)覆蓋仿真

展示在智能手機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)中優(yōu)化的射頻前端設(shè)計(jì)

當(dāng)今主流的移動(dòng)設(shè)備形態(tài)當(dāng)然是智能手機(jī)。過(guò)去的5年多時(shí)間里，移動(dòng)設(shè)備中射頻的復(fù)雜性由于驟增的頻段和頻段組合產(chǎn)生爆炸性增長(zhǎng)。將毫米波添加到5G移動(dòng)設(shè)備將會(huì)進(jìn)一步增加這種復(fù)雜性，因?yàn)樗惹械匦枰喾N天線元素的毫米波射頻前端(RFFE)模塊，用于形成在X-Y-Z方向上的波束。此外，考慮到身體和手的阻礙因素，多位置布放也是必不可少的。因此，另一部分對(duì)利用毫米波持懷疑態(tài)度者關(guān)心的是將這種復(fù)雜的射頻添加進(jìn)手機(jī)形態(tài)是否可行。

最近我們發(fā)布了全新的5G NR毫米波原型系統(tǒng)和試驗(yàn)平臺(tái)，以加速智能手機(jī)的移動(dòng)部署。第二代5G 毫米波原型是基于3GPP 5G 新空口（NR）Release-15規(guī)范開(kāi)發(fā)的，并且將會(huì)被用于基于3GPP5G NR的毫米波互操作測(cè)試和從2017年下半年開(kāi)始的5G NR OTA測(cè)試中。通過(guò)支持800 MHz帶寬和先進(jìn)的5G技術(shù)，包括先進(jìn)的信道編碼，該原型系統(tǒng)支持最高達(dá)每秒5g 比特的峰值下載速度。

UE原型實(shí)現(xiàn)了真實(shí)世界中毫米波移動(dòng)挑戰(zhàn)的OTA測(cè)試，例如設(shè)備和手部遮擋。此外，它還為移動(dòng)設(shè)備OEM廠商提供了可以盡早開(kāi)始優(yōu)化設(shè)備的契機(jī)，以應(yīng)對(duì)將5G NR毫米波集成進(jìn)精致外形的設(shè)備中的獨(dú)特挑戰(zhàn)。

在2019年實(shí)現(xiàn)用于手機(jī)的5G NR毫米波的商業(yè)化

在2019年實(shí)現(xiàn)5G NR毫米波的商業(yè)化還有很多工作要做。

首先也是最直接的，5G NR移動(dòng)體驗(yàn)的先行者是千兆級(jí)LTE。千兆級(jí)LTE在當(dāng)下讓我們得以一窺5G增強(qiáng)形移動(dòng)寬帶，它也是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通往5G之路上的必要升級(jí)。Qualcomm一直引領(lǐng)千兆級(jí)LTE的發(fā)展，而這一技術(shù)在2017已經(jīng)成為一種全球現(xiàn)象。

在5G NR的前沿，行業(yè)正致力于完成3GPP技術(shù)規(guī)范的第一個(gè)版本(Rel-15)，包括即將在今年年底完成的非獨(dú)立部署模式的(即NSA)5G NR規(guī)范。我們的Qualcomm Research 5G NR原型系統(tǒng)，包括毫米波和6 GHz以下頻段，都旨在追蹤和推動(dòng)這一標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。因此，這些原型系統(tǒng)的構(gòu)建是為了支持與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商一起在今年晚些時(shí)候開(kāi)展早期的與3GPP兼容的5G NR互操作性測(cè)試。這又會(huì)推動(dòng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行的兼容3GPP標(biāo)準(zhǔn)的OTA試驗(yàn)，這些試驗(yàn)將會(huì)檢驗(yàn)5G NR毫米波和6 GHz以下頻段在真實(shí)部署場(chǎng)景和用例中的表現(xiàn)。

這些測(cè)試和試驗(yàn)的目的是推動(dòng)移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的快速驗(yàn)證和5G NR技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化。Qualcomm Technologies正利用從測(cè)試和試驗(yàn)中吸取的經(jīng)驗(yàn)，幫助推動(dòng)正在進(jìn)行的Qualcomm驍龍X50 5G系列調(diào)制解調(diào)器的開(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)首款兼容3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G商業(yè)產(chǎn)品，包括搭載驍龍X50 5G NR調(diào)制解調(diào)器的高端智能手機(jī)將于2019年推出。

盡管還有很多工作要做，但我們自信可以實(shí)現(xiàn)這一移動(dòng)行業(yè)的下一個(gè)重大突破，在2019年實(shí)現(xiàn)5G NR毫米波在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和包括智能手機(jī)在內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備上的商用。但請(qǐng)勿只采納我的只言片語(yǔ)——下載我們最新的報(bào)告，觀看網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)來(lái)了解更多。