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4G LTE已經(jīng)為數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的客戶提供超快的數(shù)據(jù)，但隨著越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商希望使用更先進(jìn)的1 Gbps網(wǎng)絡(luò)和擁有更快調(diào)制解調(diào)器的手機(jī)新產(chǎn)品，很難不懷疑我們是否接近下一步很快就會(huì)使用5G網(wǎng)絡(luò)。不幸的是，我們都習(xí)慣聽(tīng)到仍有一些技術(shù)障礙需要克服，并且在消費(fèi)者開(kāi)始接收他們的***個(gè)5G信號(hào)之前還有大量的基礎(chǔ)設(shè)施投資，但日期即將結(jié)束。

如果您一直想知道所有這些新技術(shù)處于什么階段，以及距離5G還有多遠(yuǎn)，5G在美洲一個(gè)行業(yè)貿(mào)易協(xié)會(huì)和美洲5G和LTE的***消息，最近發(fā)表了一篇論文特別是該行業(yè)如何穩(wěn)步前進(jìn)。你可以在這里閱讀完整的白皮書(shū)，但我們已經(jīng)挖掘了一些更相關(guān)的部分，所以你沒(méi)有必要，并且還有一些我們自己的額外見(jiàn)解。

5G - 技術(shù)概述

在深入研究細(xì)節(jié)之前，我們先簡(jiǎn)單回顧一下未來(lái)幾年5G的到來(lái)。峰值網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率將達(dá)到20 Gbps下載和10 Gbps上傳速度，比4G提高20倍。

其他5G改進(jìn)預(yù)計(jì)包括高達(dá)500公里/小時(shí)的移動(dòng)性支持，1毫秒用戶平面延遲，每平方公里100萬(wàn)臺(tái)設(shè)備的支持，以及多個(gè)無(wú)線電運(yùn)營(yíng)商提供的高達(dá)1 GHz的帶寬。至于時(shí)間表，***個(gè)5G規(guī)范將在2018年初完成，使***個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)能夠在2019年到2020年之間部署。

尋找頻譜

從廣義上講，許可頻譜對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)仍然是一種寶貴的商品，目前看來(lái)還不足以達(dá)到不斷發(fā)展的5G標(biāo)準(zhǔn)所追求的高標(biāo)準(zhǔn)。

為了幫助回避這個(gè)問(wèn)題，5G正在尋求廣泛的頻譜選擇，包括6 GHz以上的新的超高頻帶寬，并利用免許可頻段來(lái)增加容量。這種方法的缺點(diǎn)是這些高頻率不會(huì)傳播很遠(yuǎn)或穿透墻壁以及供應(yīng)短缺的低頻帶。因此，未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)將比現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)看起來(lái)更加拼湊結(jié)合短距離，中距離和長(zhǎng)距離覆蓋以增加容量。

實(shí)際上，這意味著利用現(xiàn)有的4G LTE頻段并隨著時(shí)間推移采用5G新無(wú)線電(NR)技術(shù)，并通過(guò)發(fā)展現(xiàn)有的載波聚合和更大的多天線技術(shù)將兩者結(jié)合起來(lái)。5G NR不僅支持一系列新的用途，例如大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，還支持多種頻譜。其目的是實(shí)現(xiàn)跨長(zhǎng)距離，在小區(qū)和Wi-Fi頻率的可用頻帶之間的無(wú)縫轉(zhuǎn)換和同時(shí)連接。

因此，較低和較高頻率的組合對(duì)于5G操作是至關(guān)重要的。

為了使運(yùn)營(yíng)商在財(cái)務(wù)上可行，現(xiàn)有的4G LTE頻段可能會(huì)在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)保持不變。相反，將開(kāi)發(fā)5G NR開(kāi)發(fā)和新的無(wú)線電頻率，主要是為了利用當(dāng)前未使用的cmWave和mmWave頻率。

這些短程站可能是由密集的天線陣列構(gòu)成的，這恰好是增加容量所需要的。此外，已經(jīng)證明較大的天線陣列可以提高甚至非常高頻率的實(shí)現(xiàn)范圍。在布魯克林5G峰會(huì)上發(fā)表的2016 NTT DOCOMO研究表明，在3.5 GHz頻率下，一個(gè)容納6,000個(gè)元素的77 X 77天線陣列可以超過(guò)一公里距離，甚至可以在30 GHz時(shí)覆蓋超過(guò)800米。即便如此，這將需要潛在的40到50個(gè)基站來(lái)提供與8到10個(gè)4G站相同的區(qū)域覆蓋，盡管速度會(huì)高得多。

這些高頻Massive MIMO天線陣列將需要波束成形和/或bream跟蹤，以便***化用戶的數(shù)據(jù)效率。這意味著天線將向用戶發(fā)送聚焦的數(shù)據(jù)流，而不是當(dāng)前的全向廣播。這是通過(guò)對(duì)用戶的位置進(jìn)行三角測(cè)量并使用智能算法沿***路徑發(fā)回?cái)?shù)據(jù)來(lái)完成的。顯然，這比現(xiàn)有技術(shù)更加復(fù)雜和昂貴，但是將大大提高帶寬效率并允許使用非常高的頻帶。然而，研究仍在進(jìn)行中，這些高頻天線技術(shù)的最終規(guī)范尚未最終確定。

然而，除了高頻頻譜之外，還有更多的5G標(biāo)準(zhǔn)。增加低頻譜長(zhǎng)距離的覆蓋范圍和帶寬同樣重要，不僅對(duì)消費(fèi)者而言，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和其他互聯(lián)市場(chǎng)也是如此。在今年的美國(guó)，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)舉行了以前用于電視廣播的低頻600 MHz頻譜的拍賣(mài)，其中T-Mobile購(gòu)買(mǎi)了45%的頻譜。

我們可能會(huì)在未來(lái)幾年看到額外的低頻頻譜再利用，這將用于擴(kuò)展4G和5G長(zhǎng)距離覆蓋。隨著電視和廣播客戶轉(zhuǎn)向以數(shù)字方式和互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)更多數(shù)據(jù)，對(duì)專(zhuān)用模擬頻譜的需求正在減少，因此將其重新用于更快的5G數(shù)據(jù)是有意義的。

3GPP目前正在版本15中標(biāo)準(zhǔn)化5G頻率，預(yù)計(jì)將在2018年3月完成5G的非獨(dú)立版本。

未經(jīng)許可的頻譜

隨著無(wú)線蜂窩塔的新容量，建成區(qū)域的超高速5G速度可能需要使用光纖寬帶支持的小型蜂窩Wi-Fi聚合，以便處理大量用戶。為此，5G將聚合的LTE和5G信號(hào)與在未許可頻譜中傳輸?shù)母郊訑?shù)據(jù)相結(jié)合。2.4 GHz和5 GHz頻段通常被今天的WiFi路由器使用，3.5 GHz頻段可用于在未來(lái)增加更多頻譜。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)還在開(kāi)放3550至3700 MHz CBRS頻段，以供將來(lái)與這些小型電池一起使用。

我們甚至不必等到2020年左右開(kāi)始出現(xiàn)5G技術(shù)才能開(kāi)始看到未經(jīng)許可的頻譜帶來(lái)的好處。智能手機(jī)處理器套件已經(jīng)增加了對(duì)LTE-U的支持，***的3GPP版本13概述了許可協(xié)助訪問(wèn)(LAA)規(guī)范和對(duì)LWA / LWIP的支持。在美國(guó)，T-Mobile已經(jīng)在華盛頓州貝爾維尤、紐約布魯克林、密歇根州迪爾伯恩、內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯、德克薩斯州理查森、和西米谷、加利福尼亞州建立了自己的LTE-U服務(wù)。

LTE-U由高通及其合作伙伴牽頭。本質(zhì)上，原理是使LTE頻帶在與普通Wi-Fi信號(hào)相同的頻率范圍內(nèi)工作。但是，由于FCC規(guī)定，LTE-U設(shè)備必須滿足與目前存在的Wi-Fi設(shè)備相同的功率限制，從而限制了它們的范圍。即便如此，在Wi-Fi頻譜中添加LTE頻段是提供額外容量的一種方式。

未經(jīng)授權(quán)的頻譜提出的一個(gè)重要問(wèn)題是，這將如何影響常規(guī)Wi-Fi用戶?它們的家庭連接質(zhì)量是否會(huì)受到智能手機(jī)用戶堵塞寬帶數(shù)據(jù)的影響?使用未經(jīng)許可的頻譜肯定不是容量問(wèn)題的最終答案，并且正在注意確保當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施不會(huì)與LAA相沖突。

LAA本質(zhì)上是由3GPP管理的LTE-U的標(biāo)準(zhǔn)化版本。兩者之間的***區(qū)別在于，LAA要求“先聽(tīng)后說(shuō)”功能，該功能可掃描本地Wi-Fi使用情況，并自動(dòng)選擇5 GHz頻道，無(wú)需WiFi用戶，但代價(jià)是系統(tǒng)延遲。如果做不到這一點(diǎn)，該技術(shù)將共享相同的渠道，但LAA數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)低于其他Wi-Fi用戶，以便公平地共享數(shù)據(jù)。聽(tīng)取講話是歐洲和日本無(wú)證經(jīng)營(yíng)的必要條件，但并未在美國(guó)，韓國(guó)或印度的監(jiān)管中得到體現(xiàn)，因此這些國(guó)家為什么要關(guān)注LTE-U。即將發(fā)布的版本14中的增強(qiáng)型LAA(eLLA)規(guī)范也將允許上行鏈路使用未經(jīng)許可的頻譜。

另一種選擇是搭載現(xiàn)有的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，而不必將新的LTE小區(qū)技術(shù)部署到未經(jīng)許可的頻譜中。LTE-WLAN聚合(LWA)也被標(biāo)準(zhǔn)化為3GPP的Release-13的一部分，并且能夠同時(shí)無(wú)縫地使用LTE和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

在這種情況下，LTE信號(hào)不與Wi-Fi競(jìng)爭(zhēng)，而是手機(jī)同時(shí)連接到傳統(tǒng)的低頻LTE頻段和常見(jiàn)的Wi-Fi熱點(diǎn)，并在兩者之間聚合數(shù)據(jù)。好處是它更具成本效益并簡(jiǎn)化了運(yùn)營(yíng)商的部署。LWA部署也不會(huì)冒著新LTE實(shí)施阻塞Wi-Fi頻率的風(fēng)險(xiǎn)。

與LWIP技術(shù)的不同之處在于LWA在分組數(shù)據(jù)層聚合LTE和Wi-Fi，而LWIP僅在IP層聚合或切換LTE和Wi-Fi鏈路。因此，對(duì)于LWA，數(shù)據(jù)可以在所有應(yīng)用程序的最小級(jí)別進(jìn)行拆分，從而大大提高了吞吐量。LWIP必須為每個(gè)應(yīng)用程序切換IP，但與傳統(tǒng)Wi-Fi硬件配合良好。目前LWA不支持上行鏈路，但隨著版本14中增強(qiáng)型LWA(eLAW)的到來(lái)，這將發(fā)生變化。

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雖然其中許多仍然可能聽(tīng)起來(lái)像是一段距離，但今天的一些智能手機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好采用這些技術(shù)。運(yùn)營(yíng)商聚合和LTE-Advanced已經(jīng)存在了一段時(shí)間，高通公司現(xiàn)有的X12和X16調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)在一系列Snapdragon移動(dòng)平臺(tái)中支持LTE-U。該公司正準(zhǔn)備在未來(lái)幾個(gè)月向合作伙伴銷(xiāo)售其多模4G / 5G X50調(diào)制解調(diào)器，而ARM的Cortex-R8 CPU則針對(duì)其他尋求設(shè)計(jì)自己的調(diào)制解調(diào)器的公司。

未來(lái)的5G技術(shù)有很多內(nèi)容，雖然它是目前尚未完成不斷發(fā)展的技術(shù)，但許多成分已經(jīng)內(nèi)置到今天的智能手機(jī)和其他小工具中。雖然運(yùn)營(yíng)商無(wú)疑會(huì)慶祝他們開(kāi)啟他們的***個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)，但事實(shí)上我們正在考慮通過(guò)推出LTE-Advanced和Advanced-Pro逐步演變，這意味著我們中的許多人已經(jīng)在使用下一代運(yùn)營(yíng)商翻轉(zhuǎn)5G交換機(jī)時(shí)的無(wú)線功能。