移動(dòng)通信圈子里正熱的話題，莫過(guò)于5G被提上日程。在國(guó)際無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP RAN1（無(wú)線物理層）87次會(huì)議的5G短碼方案討論中，華為力推的“Polar Code（極化碼）”方案，成為5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼方案；高通牽頭的LDPC碼方案，被納為數(shù)據(jù)信道的上行和下行短碼方案。近有消息稱，工信部、中國(guó)IMT－2020（5G）推進(jìn)組的工作部署以及三大運(yùn)營(yíng)商的5G商用計(jì)劃顯示，2017年中國(guó)將展開(kāi)5G網(wǎng)絡(luò)第二階段測(cè)試，2018年大規(guī)模試驗(yàn)組網(wǎng)，2019年建設(shè)5G網(wǎng)，最快2020年商用5G。
我們不禁要問(wèn)，4G還沒(méi)建完，為什么需要5G？5G是什么概念？對(duì)普通用戶來(lái)說(shuō)有什么價(jià)值？近期在深圳高通創(chuàng)新中心，高通產(chǎn)品市場(chǎng)高級(jí)總監(jiān)沈磊作出了詳細(xì)解讀。
千兆級(jí)LTE是為5G鋪路
每代通信技術(shù)都有一個(gè)演進(jìn)的過(guò)程，而目前的最新進(jìn)展是千兆級(jí)LTE。今年2月，高通推出首款千兆級(jí)LTE調(diào)制解調(diào)器驍龍X16，根據(jù)高通的計(jì)劃，下一代驍龍835也將集成該驍龍X16；10月18日，高通和澳洲運(yùn)營(yíng)商Telstra 、愛(ài)立信、NETGEAR，共同推出基于首款千兆級(jí)LTE調(diào)制解調(diào)器驍龍X16的移動(dòng)路由器MR1100。
千兆級(jí)LTE的理論速度可以達(dá)到光纖級(jí)別的1Gbps，與國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)4G定義的標(biāo)準(zhǔn)一致，業(yè)界稱之為L(zhǎng)TE－A。單從速度來(lái)說(shuō)，千兆級(jí)LTE沒(méi)法和數(shù)千兆級(jí)的5G相提并論，但沈磊認(rèn)為，前者是在為5G鋪路，5G未來(lái)的技術(shù)很多都是從4G演化過(guò)來(lái)，兩者會(huì)長(zhǎng)期共存和互補(bǔ)。
每一代通信技術(shù)的原理都大同小異，而千兆級(jí)LTE之所以能達(dá)到第一代LTE十倍的速度，得益于多種技術(shù)相互融合，包括：載波聚合、高階調(diào)制、更高階的MIMO。
每一代移動(dòng)通信的升級(jí)，載波帶寬都在持續(xù)提升，LTE最入門級(jí)的考慮就是有一個(gè)20MHz的載波（而GSM是200KHz，WCDMA和HSPA＋是5MHz），這個(gè)載波上是64－QAM（一個(gè)信號(hào)可以傳6個(gè)bit），這上面要部署至少2x2MIMO（可以傳輸兩個(gè)數(shù)據(jù)流）。
而一個(gè)信道的寬度、容量和數(shù)據(jù)率、單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是正比關(guān)系，要配置以上所說(shuō)的這些技術(shù)，有三個(gè)方法。
（1）第一步，載波聚合，增加信道數(shù)量。簡(jiǎn)單的理解就是利用基帶以及射頻技術(shù)，將三個(gè)頻段、三個(gè)載波進(jìn)行聚合，成為一個(gè)更寬的通道。
三載波聚合后的速度怎么算？
拿澳洲運(yùn)營(yíng)商Telstra舉例。Telstra有三個(gè)授權(quán)頻段，每個(gè)頻段都是20MHz，通過(guò)射頻和基帶技術(shù)把這三個(gè)載波、三個(gè)頻段聚合起來(lái)，變成一個(gè)更寬的信道（3×20MHz），以達(dá)到更高的傳輸速度（60MHz）。每個(gè)載波就有2個(gè)數(shù)據(jù)流，一個(gè)數(shù)據(jù)流的速度是75Mbps，所以三載波聚合可以得到450Mbps的帶寬。這是實(shí)現(xiàn)千兆級(jí)的技術(shù)之一，目前的三載波聚合，是基礎(chǔ)的6×75 Mbps速率聚合為450 Mbps。
（2）第二，高階調(diào)制，增強(qiáng)調(diào)制方式讓每個(gè)信號(hào)搬運(yùn)更多的數(shù)據(jù)。
這是在三載波聚合技術(shù)上再提升網(wǎng)速的一個(gè)方案，簡(jiǎn)單說(shuō)就是，最初使用的64－QAM承載了6個(gè)bit僅支持75Mbps的速率，現(xiàn)在高通將其升級(jí)到256－QAM，比原來(lái)提升了33％，每個(gè)可以支持100Mbps。再次經(jīng)過(guò)三載波聚合，結(jié)果就是6×100Mbps，在兩個(gè)技術(shù)疊加的情況下可以將速率從450Mbps 提升到 600Mbps。
（3）第三步是更高階的MIMO，在終端上部署更高階的MIMO，更多的天線，更多的收發(fā)鏈路，從而支持更多的數(shù)據(jù)流。
同理，在前兩個(gè)技術(shù)提升上，高通將6個(gè)信息流以載波聚合達(dá)到了600Mbps，而在4×4MIMO里，高通可以有機(jī)部署10個(gè)信息流，將速率提升到10×100Mbps＝1000Mbps，由此LTE的速率達(dá)到千兆級(jí)。
1Gbps的速率是一種什么樣的體驗(yàn)？高通作出四個(gè)猜想：沉浸式的VR、云存儲(chǔ)和計(jì)算、更豐富的娛樂(lè)、即時(shí)APP。
比如，如果將海量的音頻、視頻資源都放在云端，可以用極短的時(shí)間將文件下載下來(lái)，這樣，電池壽命會(huì)增加，發(fā)熱等各方面會(huì)改善。
即時(shí)APP的意思是，未來(lái)很有可能會(huì)在手機(jī)上將APP包括APP上的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到云端，以極高的速度讀取云端數(shù)據(jù)打開(kāi)應(yīng)用，未來(lái)手機(jī)本地很可能用不著下載大部分的外置應(yīng)用。
當(dāng)然，目前千兆級(jí)LTE還未真正的搭載到手機(jī)上使用，不過(guò)沈磊強(qiáng)調(diào)，從2G到3G到4G的發(fā)展過(guò)程中，每一次無(wú)線通訊帶寬速率上去之后，很快后面的應(yīng)用和服務(wù)都會(huì)跟上，所以高通把LTE－A、LTE－A Pro的能力提升到1Gbps之后，照樣很快有應(yīng)用服務(wù)來(lái)填補(bǔ)這個(gè)通訊能力。
5G的發(fā)展方向
5G不可能一夜之間部署完整，肯定是先從熱點(diǎn)地區(qū)開(kāi)始部署，再慢慢擴(kuò)展。在5G的整個(gè)時(shí)間表中，4G還會(huì)繼續(xù)發(fā)展、演進(jìn)，LTE、LTE－A、LTE－A Pro會(huì)和5G長(zhǎng)期共存和互補(bǔ)，這是未來(lái)5G全球標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)化的步驟。這也是為什么到現(xiàn)在，一個(gè)多模的手機(jī)里，2G、3G、4G頻段都在協(xié)同工作。
高通率先發(fā)布5G Modem芯片，今年10月18日，高通推出了驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器，它的能力是協(xié)助運(yùn)營(yíng)商Verizon 5GTF和Korea Telecom先于3GGP開(kāi)展5G早期驗(yàn)證和技術(shù)儲(chǔ)備，針對(duì)幾個(gè)特定場(chǎng)景，將8個(gè)載波聚合起來(lái)，形成800M的帶寬，提供下行5Gbps的速率，比千兆級(jí)LTE的1Gbps提升了5倍。目標(biāo)是加速全球5G標(biāo)準(zhǔn)——5G新空口（5G NR）的標(biāo)準(zhǔn)化和商用。
X50預(yù)計(jì)2017年下半年開(kāi)始出樣，首批商用終端預(yù)計(jì)在2018年上半年推出，預(yù)計(jì)為2019年的早期部署做好準(zhǔn)備。
X50最初支持在28GHz頻段毫米波的頻譜運(yùn)行，采用自適應(yīng)波束成形和波束追蹤技術(shù)的MIMO天線技術(shù)，補(bǔ)償了毫米波傳輸性能的一些弱勢(shì)，可以在非視距場(chǎng)景下發(fā)揮很好的性能。
在解釋這個(gè)技術(shù)之前，我們先了解一下毫米波，毫米波意味著極致的帶寬，但毫米波的局限性也很明顯，如傳輸距離短，遇到障礙物會(huì)阻斷連接等等，不妨把毫米波想象成一束光，這束光照過(guò)來(lái)，就可以傳輸，當(dāng)有障礙物的時(shí)候，能量通信就斷了。
而利用毫米波高頻的特點(diǎn)可以彌補(bǔ)上門所說(shuō)的劣勢(shì)，X50的波束成型和波束追蹤技術(shù)，可以保證終端在移動(dòng)的情況下依然保持連接。在非視距和移動(dòng)的場(chǎng)景下，毫米波技術(shù)可以利用樓宇或周圍環(huán)境物的反射，始終保持基站與終端之間鏈路的連接，也就是說(shuō)，當(dāng)有障礙物的時(shí)候，光可以通過(guò)墻、玻璃、建筑物、樹(shù)木反射折射過(guò)來(lái)。
“關(guān)于5G，我們更多的是聚焦在對(duì)毫米波的支持上，但5G不等于毫米波。5G技術(shù)不是只能用一個(gè)頻段的技術(shù)，高通的統(tǒng)一5G設(shè)計(jì)支持所有頻譜類型及頻段�！鄙蚶诳偨Y(jié)。
LTE是物聯(lián)網(wǎng)目前最理想的連接技術(shù)
LTE除了向更快速率、更廣覆蓋、更先進(jìn)的方向發(fā)展之外，也在向價(jià)格更低廉、更小巧、更海量裝機(jī)的方向發(fā)展，催生未來(lái)面向物聯(lián)網(wǎng)的LTE技術(shù)。到2025年將有50億的物聯(lián)網(wǎng)連接，行業(yè)將會(huì)往智慧城市、移動(dòng)健康、可穿戴設(shè)備、移動(dòng)醫(yī)療等等方向發(fā)展。
為了應(yīng)對(duì)以上場(chǎng)景要求，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP最近也做了相應(yīng)的工作，今年6月份的Release 13發(fā)布了兩個(gè)全新LTE規(guī)格，一個(gè)是Cat－M1（eMTC），另一個(gè)叫Cat－NB1。基本上業(yè)界的共識(shí)是，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主流的通信方式是采用Cat－M1和Cat－NB1，當(dāng)然，未來(lái)還會(huì)再到5G上去發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)也是高通在著力發(fā)展的一個(gè)方向。
沈磊表示，Cat－M1和Cat－NB1都具備更簡(jiǎn)單、更方便、低成本、低功耗、長(zhǎng)續(xù)航、網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣的特性，是因?yàn)閮烧邔⒛芰考性诤苷念l譜里，放棄了一些實(shí)時(shí)性和帶寬或者其他方面來(lái)得到這些特性。其中，Cat－M1保留了更快的數(shù)據(jù)傳輸、極致的移動(dòng)性、保持了一定的帶寬和數(shù)據(jù)速率、支持語(yǔ)音／VolTE 等，兩節(jié)AA電池可以使用十年； Cat－NB1強(qiáng)調(diào)低成本、低功耗，可面向低吞吐量的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如遠(yuǎn)程傳感器，兩節(jié)AA電池可以維持運(yùn)行10年以上。
Cat－M1和Cat－NB1的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是，很靈活。把Cat－NB1和Cat－M1部署到已有的LTE載波里面，考慮到較高的部署密度，實(shí)際占用整個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)的容量非常有限，雖然是海量裝機(jī)，但是數(shù)據(jù)率非常低，也不會(huì)一直工作，比如有一些電表可能一個(gè)星期才啟動(dòng)匯報(bào)一次讀數(shù)。
所以通過(guò)估算，現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)里將繼續(xù)部署數(shù)萬(wàn)個(gè)Cat－M1和Cat－NB1的設(shè)備，即使在一個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)里部署了大量的Cat－M1和Cat－NB1節(jié)點(diǎn)，它占用整個(gè)基站的數(shù)據(jù)容量還是微乎其微的，大概小于0．1％。
對(duì)絕大部分運(yùn)營(yíng)商，目前兩個(gè)技術(shù)都還在驗(yàn)證階段，在做大量的測(cè)試，看看可以提供哪些不同的服務(wù)，哪種制式比較好，然后再做決定，很有可能很多運(yùn)營(yíng)商會(huì)部署兩個(gè)規(guī)格。
但是在測(cè)試階段，大概需要半年、一年或者更久的時(shí)間，這需要看各國(guó)的發(fā)展情況。在這個(gè)不確定性確定之前，在大約兩個(gè)季度充分認(rèn)證、評(píng)估、與業(yè)務(wù)模式充分磨合之前，服務(wù)商或運(yùn)營(yíng)商就只能處于一個(gè)等待的狀態(tài)。
但是如果有一個(gè)模塊能滿足所有的模式，能應(yīng)用所有的平臺(tái)，那他們現(xiàn)在就可以開(kāi)始部署，那么它的研發(fā)成本、器件和產(chǎn)品庫(kù)存成本都會(huì)明顯下降。
高通2016年初推出的MDM9X07 LTE調(diào)制解調(diào)器系列（其中包括有9X07和9X07－1，9X07支持Cat．4，9X07－1支持Cat．1），已經(jīng)獲得超過(guò)60家制造商的100余款終端設(shè)計(jì)。高通不久前推出了最新物聯(lián)網(wǎng)方案——一款面向諸如電池供電型傳感器應(yīng)用的MDM9206 LTE調(diào)制解調(diào)器，已經(jīng)獲得大多數(shù)OEM廠商的終端設(shè)計(jì)，MDM9206可支持LTE Cate－M1（eMTC），還能通過(guò)預(yù)期即將推出的軟件更新，升級(jí)到支持Cat M1／NB－1雙模。
“MDM9206是一個(gè)全模全頻的模塊，可以任由模塊開(kāi)發(fā)者通過(guò)單一的硬件、軟件和射頻去做雙模／全球模／全球頻的模塊，在未來(lái)一兩年市場(chǎng)上存在很多不確定性、在這個(gè)規(guī)格剛剛凍結(jié)的階段，采取多模多頻的方式是最穩(wěn)妥的方式，也是整個(gè)業(yè)界影響最大的方式。”沈磊總結(jié)道。
業(yè)界可能的一個(gè)共識(shí)是，LTE是物聯(lián)網(wǎng)目前最理想的連接技術(shù)，兩個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定出來(lái)了，帶來(lái)了全新的能力，催生以前只能想象而不能實(shí)現(xiàn)的很多業(yè)務(wù)。
