在過去的幾年中，研究人員一直在努力探索新概念和新技術(shù)來回答“什么是5G”。第三代合作伙伴計(jì)劃組織（3GPP）是一個(gè)負(fù)責(zé)發(fā)布無線通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。他們制定了一個(gè)5G時(shí)間表，這一時(shí)間表的第一階段稱為新空口（New Radio，NR），時(shí)間期限是2017年12月（時(shí)間規(guī)劃如下所示），目前所剩的時(shí)間已經(jīng)不多。
圖1 - 5G新空口技術(shù)的第一個(gè)規(guī)范預(yù)定于2017年年底發(fā)布，并在2018年進(jìn)一步更新。 雖然NR階段1將不同于當(dāng)今移動(dòng)通信中常用的LTE協(xié)議，但二者也有相似之處。LTE和NR之間最顯著的差異是載波帶寬和工作頻率。除此之外，NR在模擬以及數(shù)字領(lǐng)域還增加了新的波束賦形能力。下表逐一比較了LTE和NR的一些重要規(guī)范。
表1 – 提議用于5G的毫米波頻帶
為了滿足緊迫的5G部署時(shí)間表，一個(gè)分階段計(jì)劃被提出來。該計(jì)劃包含兩種版本的NR：獨(dú)立版本和非獨(dú)立版本。非獨(dú)立版本將以LTE eNB為主節(jié)點(diǎn)，并將NR gNB（等同于5G NR的eNB）的輔小區(qū)連接到EPC。如下圖所示：
圖2.1和2.2
5G NR非獨(dú)立版本的目的是在5G技術(shù)部署初期利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，而獨(dú)立版本的目標(biāo)是向后兼容未來的無線標(biāo)準(zhǔn)。獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)可以與非獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)共存并同步運(yùn)行。獨(dú)立版本的具體推出日期尚未確定，但是NR階段1已將其作為一項(xiàng)用例考慮在內(nèi)。獨(dú)立組網(wǎng)模式的示意圖如下。
圖3
除了標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)所作出的努力之外，Verizon和韓國電信（KT）正在嘗試將準(zhǔn)5G技術(shù)商業(yè)化。 Verizon計(jì)劃在2017年冬天部署基于5G技術(shù)論壇（Verizon 5GTF或V5GTF）物理層的固定無線接入技術(shù)。V5GTF將在28 GHz下運(yùn)行，可為“最后一公里”應(yīng)用提供高速互聯(lián)網(wǎng)，但不覆蓋移動(dòng)應(yīng)用。另一方面，KT計(jì)劃在2018年2月舉行的冬季奧運(yùn)會(huì)上部署準(zhǔn)5G技術(shù)。部署細(xì)節(jié)尚未公開。
經(jīng)過廣泛的討論和爭論后，5G的工作頻率也漸漸明了。以下基于3GPP的討論結(jié)果列出了幾個(gè)正在考慮的候選頻率。
表2 - LTE與5G功能比較
值得注意的是，6 GHz以下的頻率在5G技術(shù)中仍發(fā)揮著重要作用。各個(gè)企業(yè)正在嘗試將LTE中的帶寬提高到目前的5倍。上表列出的是一些重點(diǎn)考慮的頻率，但該列表并不完整。例如，T-Mobile計(jì)劃在美國進(jìn)行5G部署時(shí)使用600 MHz左右的頻譜。
盡管NR第一階段的毫米波（mmWave）頻率尚待確定，但由于不同區(qū)域的需求，仍然需要使用多個(gè)頻段。例如，中國監(jiān)管機(jī)構(gòu)提議使用24.75-27.5和37-42.5 GHz頻段。美國的FCC提議使用28 GHz和37-40 GHz之間的兩個(gè)頻段。歐盟明確表示將不再使用28 GHz，而是把焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向24-27 GHz頻段以及38 GHz和39 GHz頻段。韓國和日本一致表示使用28 GHz左右的頻段。
更好地了解可能的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容是理解5G商業(yè)化的第一步，但組件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及設(shè)備驗(yàn)證和測試仍面臨著一些其他挑戰(zhàn)，這些都可能影響新技術(shù)的部署進(jìn)度。集成波束賦形等技術(shù)需要改變功率放大器和收發(fā)器等RFIC的設(shè)計(jì)。為了最大限度地減少系統(tǒng)損耗，越來越多的天線陣列正在集成到PA和收發(fā)器使用的芯片和模塊中。因此，工程師無法再使用傳統(tǒng)的有線測試方法來測試這些設(shè)備。相反，曾經(jīng)被業(yè)界禁止的空中測試技術(shù)正在日益普及。
新空口，尤其是對(duì)于毫米波頻率，要比LTE復(fù)雜得多?，F(xiàn)有的大部分測試設(shè)備無法滿足在較高載波頻率和更寬帶寬下進(jìn)行空中測量的需求。事實(shí)上，即使是像RF功率測量這樣最簡單的測量任務(wù)，在5G的研發(fā)過程中都需要進(jìn)行重新考慮，因?yàn)殛P(guān)于進(jìn)行經(jīng)校準(zhǔn)的空中測量意味著什么，業(yè)界尚沒有明確的定義和統(tǒng)一的意見。
雖然第1層和第2層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化即將敲定，但仍有許多挑戰(zhàn)等待解決。到目前為止，5G已經(jīng)開辟了無線通信的新時(shí)代，而且顯然這僅僅是一個(gè)開始。為了實(shí)現(xiàn)5G的商業(yè)化部署，現(xiàn)在輪到RFIC設(shè)計(jì)及測試和測量行業(yè)利用無線研究人員的研究成果進(jìn)行創(chuàng)新了。
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