5G发展现状及未来发展方向

经过大约十年的研发历程，5G即将开始部署。事实上，这项技术已在进行早期部署，看看营销商多卖力地推销就知道了。随着5G离开实验室，ASPENCORE的团队将从技术、供应链、运营商角度研究如何实现全面部署。

经过多年的研发，5G在无线网络中部署的步伐越来越近。尽管宣传得热火朝天，但仍有许多工作要做，需要改进的地方还有很多。最初的5G部署和产品可能只使用其预期功能的一小部分。标准不断发展，组件持续改进，网络需要适应预期的更高数据速率和应用实例。ADI公司无线技术总监Thomas Cameron一直站在5G发展的前沿，这几年一直都在关注这项技术的发展状况。ASPENCORE高级技术编辑Martin Rowe与Cameron一起谈到了当前5G发展的最新状况，以及未来发展方向。

Rowe：5G标准的最新状况如何？

Cameron：3GPP Release 15基本完成了，只剩下几项增删内容。2017年出台非独立组网规范，2018年6月发布独立组网规范。更新将包括双连接，能够同时支持LTE和5G New Radio (5G NR)。（编者注：“独立”是指全5G；“非独立”是指5G和LTE混合。）下载链接可能同时具有LTE和NR，有可能在相同的频段内。然而，对于手机，上行链路可能会有问题，因此，可能没有双连接。手机可能无法使用5G NR传输，至少一开始不会。Release 15满足了Qualcomm和Intel等SoC厂商的需求，能够将基带处理器推向市场。目前已经开始提供样片，第一部5G手机预计在2019年上市。

Rowe：您对Release 15的“late drop”版本有何期待？

Cameron：Release 15中不会有任何基站无线电方面的其它信息。Late drop很可能与更高的网络层和协议有关。

Rowe：那接下来的3GPP Release 16呢？

Cameron：Release 16将遵循与Release 15相同的路径，先会有一个初始版本运行，然后是增强版本。Release 16将从移动V2X通信开始。目前，在处理移动、散射和反射条件的通道模型方面做了大量的工作。这一点很重要，特别是在车水马龙的城市环境中。

物联网是Release 16的另一个方面，它应使物联网通信更加高效。例如，唤醒功能和简化信令。Release 16还将关注可靠性和延迟。

我认为Release 16不会更改无线电的射频部分，但可能会增强基带方面和一些软件升级。

Rowe：手机制造商对Release 15有何反应？

Cameron：这是较低频段的问题。例如，如果您有20MHz通道，还想要10MHz LTE和10MHz 5G NR，并且希望二者与其相邻，由于看起来像是多载波信号，就会对功率放大器(PA)提出更高的要求。这会增加峰均比。我们有时认为5G NR在毫米波(mmWave)频率下运行，但5G NR实际上可以在任何频率下工作。T-Mobile已宣布在600MHz频段中部署5G NR的计划。其他运营商可能会将5G NR纳入其当前的3G频谱。

当运营商将5G NR和LTE共置在相邻频段中时，他们甚至可以向LTE和5G NR动态分配频段。将两个无线电放在相邻频段上只对手机有问题，对基站没有影响。手机中还需要一个线性PA才能解决这个问题。

Rowe：由LTE处理控制功能，由5G NR处理数据？

Cameron：对于非独立组网标准而言是这样。NR只会处理数据。先修改无线电接入网(RAN)以处理5G NR，但数据包会传输到4G核心网络。随着时间的推移，将推出5G网络核心，从而产生一个由5G核心控制5G RAN的真正的5G独立网络。这与使用5G和4G混合技术的非独立网络是相反的。

图2：5G无线接入频谱分布图。

翻译：5G Radio Access：5G无线电接入；LTE Evolution：LTE演进；NR – No compatibility constraints：NR – 无兼容性约束 ；Tight interworking：紧密互通；Existing Spectrum：现有频谱；New Spectrum：新频谱；Below 6GHz：6 GHz以下；Above 6 GHz：6 GHz以上；New spectrum balow 6 GHz：新频谱低于6 GHz

一旦5G使用毫米波信号，即使没有毫米波服务可用，仍将有一个低频（低于6GHz）“锚”处理数据。毫米波服务可能只在可用和需要时才使用。在低于6GHz的频段，连接稳定。

Rowe：您期望采用5G设计的组件会有什么样的改进？

Cameron：无线电设计将不断修订和升级，就像我们在3G和4G技术中看到的一样。设计更改将降低复杂性，降低功耗等。低于6GHz频段的无线电技术现在比较成熟，并将继续发展。现在主要在毫米波频率开展工作，我们仍处在早期阶段。

对于5G NR的混合信号部分，获得1GHz带宽需要一个性能相当高的数据转换器。数据转换器设计需继续改进，功耗也需继续改善。在1GHz通道中处理数据需要采用数字引擎。不过，我认为还需要一段时间才能在毫米波频率实现大规模MIMO。十年前，我们认为即使频率低于6GHz，也不可能有大规模MIMO，但利用目前的技术是可能实现的。PA效率不高，但未来将会不断改善。

Rowe：人们使用手机的时间越来越长，那么5G将如何进入消费市场呢？

Cameron：总是有一些早期尝鲜者，我相信高端“旗舰”手机将率先整合某种形式的5G无线电。例如，Sprint将开始使用2.5GHz频谱和5G NR。毫米波手机稍后也会推出。这是5G功能之一，其中仍有大量工作要做。

图1：ADI公司无线技术总监Thomas Cameron。