丨5g關(guān)鍵性能指標(biāo)是如何通過無線技術(shù)來實現(xiàn)的

不知道你還記不記得，我們 05講中講到，增強(qiáng)型移動寬帶場景可以提供大范圍連續(xù)覆蓋，同時還能提供的流量，滿足大容量、高速率的傳輸需求。因此，對于這類場景來說，增加系統(tǒng)容量是主要的技術(shù)目標(biāo)。那具體怎么實現(xiàn)其實很簡單！首先，我們要想辦法增加這條公路的可用路面，你想想可用的路面多了，車流量自然就大了。對于G建設(shè)也是一樣G加G的頻譜資源，頻譜資源多了，G能容納的流量也就了。流量密度的方式了。對于5G來說，我們要做的就是增加5G的流量密度。如何提高頻譜效如何增加流量密度，也就是流量通行的效了解了這些之后，我相信你已經(jīng)知道5G鍵無線技術(shù)背后的建設(shè)邏輯了，接下來我們就進(jìn)入正篇，看增強(qiáng)型移動寬帶中5G關(guān)鍵性能指標(biāo)是怎么實現(xiàn)的。首先我們來看看5G怎么解決頻譜的問題如何增加5G具體到5G譜的增加，我們可以通過尋找新頻譜（包括中低頻、毫米波）和增加現(xiàn)有頻我們先來看怎么尋找5G新頻譜尋找5G新頻要尋找5G新頻譜，我們要把目光看向中低頻段和毫米波為什么呢？我們知道，頻譜是稀缺資源。為了能最大限度地利用頻譜資源，國際電信下屬的無線電通信部門會負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個頻譜的分配問題。經(jīng)過國際間協(xié)商，目前明確給分配的頻譜資源包括FR1和FR2之前的04講我們講過頻譜，對中低頻段的范圍也很清楚了，這里再重溫一下中低頻是指7GHz以下的頻譜。目前我們對中低頻段的開發(fā)使用已經(jīng)比較充分了，中低頻 、射電天文、微波、電力//緊急救援/城市應(yīng)急調(diào)度等各行業(yè)的系統(tǒng)、北斗和GPS等等?？梢哉f，目前全球范圍內(nèi)7GHz以下頻段的大部分頻譜資源都已經(jīng)被使用了，可用的空閑頻段比較少，分布較散，也比較零碎。所以，3GPP在制定5G標(biāo)準(zhǔn)時就采用了靈活的分方式，詳細(xì)情況是這樣的FR1（中低頻段）可使用頻譜對于FR1（7GHz）以下的頻段，5G分配方案是最小帶寬為5MHz續(xù)頻譜，最大帶寬為100MHz連續(xù)頻譜。就中低頻段而言，和愛立信等公司的研究表明，為了能最大限度地發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢，推薦的分配方案是100MHz的連續(xù)頻譜，如果沒法滿足連續(xù)100MHz，退而求其次也至少得是50MHz連續(xù)頻譜。所以你也能看出來，5G在中低頻段可用的頻譜資源真的很為了能達(dá)到G寬、率等性能，我要找到的資源就好比我們修公路，既然老地方的土地不夠用了，我們自然要去其他地方找新的土地資源這個時候就要考慮毫米波那5G分配到了哪些毫米波頻段呢目前5G經(jīng)分配的頻段是24GHz~58GHz，3GPP制定標(biāo)準(zhǔn)時，采用的是大塊連續(xù)的FR2（毫米波）可使用頻譜也就是說，在毫米波頻段，5G分配到的是最小帶寬為50MHz連續(xù)頻譜和最大帶寬400MHz連續(xù)頻相較于中低頻段，毫米波又有什么優(yōu)缺點段部署5G系統(tǒng)能達(dá)到更高的速率，時延也比較低，也能把設(shè)備做得更小。但毫米波也有一些缺點，它在過程中的路徑損耗非常嚴(yán)重，容易被物體遮擋，不僅會體遮擋，在室外時遇到雨天或者空氣質(zhì)量差的情況也會被遮擋，比如在通信過程中稍微轉(zhuǎn)一下身或移動下就可能導(dǎo)致信號變差或者速度明顯變慢?？偟膩碚f，由于頻譜資源有限，5G新頻譜的開拓主要在中低頻段和毫米波上，可是這些新的可用頻譜對于5G要承載的應(yīng)用來說，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以，我們還要想辦法得到更現(xiàn)有頻譜重頻譜重耕（Refarming），是指一些在用的系統(tǒng)（如2G/3G）由于用戶減少，頻譜使用率較低，用通過頻譜重耕的方式騰出一部分頻譜資源來部署5G。我們以3G的頻譜重耕為例，你可以從圖中看到，現(xiàn)有的3G頻譜利用率并不高，有許多零碎的空閑頻譜。通過頻譜重耕的方式，我們可以把3G用的頻譜整合在一起繼3G服務(wù)，從而把空閑的頻譜整合成一段連續(xù)的頻譜用于部署5G。3G頻譜重目前我國頻譜重耕的情況大致是這樣的：我國廣電網(wǎng)絡(luò)和中國移動合建5G所使用的700MHz頻段就是模擬電視退網(wǎng)之后空閑出來的頻譜；現(xiàn)在工信部也已經(jīng)同意，中國電信和中國可以通過頻譜重耕的方式，在他們的3G系統(tǒng)目前使用的1800MHz和2100MHz頻段騰出部分頻譜，來部署5G。動態(tài)頻譜共動態(tài)頻譜共享指的是，5G絡(luò)和現(xiàn)有的系統(tǒng)（比如說4G）共用分配給現(xiàn)有系統(tǒng)（4G）的去理？它我們見到汐車像，些地早晚通私家車不能占用這個車道，而在非時段，車可以在這個道上行動態(tài)頻譜共享也是這樣，在4G網(wǎng)絡(luò)有空閑的情況下，我們通過軟件動態(tài)的方式把4G剩余的部分頻譜資源分配給5G使用；在4G網(wǎng)絡(luò)繁忙的時候，再把分配給5G的頻譜資源釋放出來供4G使用。通過這樣動態(tài)的方式，同一段頻譜資源能夠分別分配給4G系統(tǒng)和5G目前動態(tài)頻譜共享成為了各大5G廠商重點宣傳的一個特色功能，它跟頻譜重耕的區(qū)頻譜效率是指單位頻譜資源能夠承載或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)那我們能用哪些技術(shù)來提升頻譜的效率呢？有下面這么幾個方載波聚合：把零碎的頻譜資源利用起來，通過提升頻譜資源利用率來提升頻譜效無線空口編碼：提升編碼之前我們在04講中有提到，空口指的就是和天線之間發(fā)射和接收電磁波信號5G全新的無線空術(shù)是5G系統(tǒng)區(qū)別于1G到4G的關(guān)鍵和特征之一。它指的是G/和G間通信用的列技而編其中要的個技術(shù)，它就好比我們修路時的路面材料，好的材料能夠提升路面平整度，讓車輛更快、更安全地通過。下面我會和你重點介紹5G碼方案是如何通過提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性，來提升頻譜效率G采用的編碼方案有PolarPC碼兩種，采用Por和LPC感的話可以在課后去了解一下。Polar碼是公司為首主推的編碼方案，LDPC是高通公司為首主推的編碼方案，目前都已經(jīng)被3GPP接納作為5G標(biāo)準(zhǔn)編碼方案。C在較大數(shù)據(jù)塊傳輸上有一定優(yōu)勢，峰值速率更高，速度更快，功耗更低，適PolrG采用C和Pola，能夠降低誤碼率，從而提升了系統(tǒng)性能。由于編碼方案是5G基石，我國企業(yè)主推的Polar能5G標(biāo)準(zhǔn)編碼方案之一，也意味著我國在5G標(biāo)準(zhǔn)上話語權(quán)的提升。大規(guī)模天線陣：增加傳輸通道大規(guī)模天線陣（massiveMIMO），顧名思義就是使用多根天線，由于5G采用的頻段比較高，所以5G天線的尺寸比較小，天線之間的距離也比較窄，因此5G系統(tǒng)可以使用多那具體來說5G如何通過多天線來提升頻譜效率的我們可以用城市里的立體交通來舉個例子，大城市為了保證對車流的容納量會在道方G于而言，同時有多條通道可以使用，的數(shù)據(jù)數(shù)率自然就提升了，頻譜資源又是一定的，也就意味著的頻譜效率也提升了；對于G來，由于增加了傳輸通道，G同時務(wù)的數(shù)量了，的總流量加了譜資源不變的情況下，也就意味著頻譜的效率提升了。目前，5G系統(tǒng)的大規(guī)模天線陣列，在7GHz以下頻段的天線數(shù)可以達(dá)64X64MIMO，也就是說64根天線負(fù)責(zé)發(fā)射，64根天線負(fù)責(zé)接收，或者32X32MIMO。MIMO就是多輸波束賦形：控制波形精準(zhǔn)服務(wù)每個波束賦形 Forming）這個詞看起來很難，其實很好理解我給你舉個例子，在一個漆黑的夜晚，你要看清楚5是點亮一個燈泡，但由于燈泡光線向四周發(fā)散，實際對準(zhǔn)目標(biāo)的光線不多（大部分都浪費掉了），為了能看清目標(biāo)，需要很大瓦數(shù)（比如0瓦）由于手電筒光線聚焦，不需要很大的瓦數(shù)就能看清目標(biāo)，可能20瓦就夠了波束賦形就相當(dāng)于跟著物體走的手電筒光，就是把向四周發(fā)散的電磁波起來，過調(diào)整天線的相位，電磁波的波束能一直指向它所提供服務(wù)的，隨著的移動而動，這樣可以精準(zhǔn)的控制每一個的波形所需的能量（功率）。波束賦形示所以我們說，波束賦形的方式就是更精準(zhǔn)地為每個用戶服務(wù)，通過提升每個用戶的數(shù)據(jù)速率，增加服務(wù)的用戶數(shù)量，來達(dá)到提升頻譜效率的目的。接下來，還有最后一個提升頻譜效率的方式：采用聚合頻譜資源的方式來繼續(xù)提升頻譜效率。載波聚合：聚合零散或分離的頻譜這個又怎么理解呢？還是拿的例子來說，平時我們開車也一樣，你會發(fā)現(xiàn)輔路一般都比較狹窄，車在輔行駛速度慢，輔路可通行的車流量也比較??；但是，一旦輔路匯入主道路之后，道路變寬，車速變快，可通行的車流量自然也就變大了。載波聚合就是這樣的原理，我們把位于不同頻段上零碎的頻譜資源集中在一起供5G用，由于集中后的總的頻譜資源增加，5G系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量也隨之增加了。目前載波聚合的應(yīng)用主要有兩個方把兩個100MHz在的7GHz以下的頻譜合成一個200MHz的大頻譜，或者把兩個400MHz毫米波頻譜合成一個800MHz大頻譜，這樣可以提升5G統(tǒng)的總數(shù)還有一個電信和中國的做法，把3.5GHz和1.8GHz合成一個頻譜，通過這種方式提升5G的覆蓋范圍。這一部分，我們介紹了提升頻譜效率的4種技術(shù)，接下來我們來介紹通過提升流量密現(xiàn)在，我們終于到了增強(qiáng)型移動寬帶（B）超密集組網(wǎng)和設(shè)備間直接通信。超密集組網(wǎng)：提升熱點地區(qū)的流量移動通信的一個顯著特點就是，熱點地區(qū)的數(shù)據(jù)流量很大，這個特點在5G代只會更突據(jù)估計5G代，熱點地區(qū)的數(shù)據(jù)流量會增加100~1000。為了滿足熱點地區(qū)的內(nèi)，部署微和小的方式來增加密度甚至幾百倍的提升，這種大量采用微和小來增加密度的方式就是超密集組（UDN）超密集組網(wǎng)示意但是，超密集組網(wǎng)一般5G絡(luò)發(fā)展的中后期才會部署，目前5G絡(luò)發(fā)展還在初期，5G設(shè)備間直接通信：降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，減少通信在目前的移動通信網(wǎng)絡(luò)中，即使兩個用戶面對面，相距很近，他們撥打?qū)Ψ交蛘咄ㄟ^發(fā)，這個信號或者信號都要先從到網(wǎng)，再從網(wǎng)到G時代，這種情況可能因為設(shè)備之間的直接通信技術(shù)（2）而改變。D2D以讓同一下的兩個直接建立通信連接，這時候它們之間的數(shù)據(jù)將不再通過轉(zhuǎn)發(fā)，而是直接從到。通過這種方式，既降低網(wǎng)絡(luò)資源的占用，也減少了之間的通信時延。設(shè)備間直接通信（D2D）示意修建公路和5G無線技術(shù)類通過這三個方面的分析，你也知道了無線技術(shù)在5G技術(shù)中占據(jù)非常重要的位置，它直接助力著5G的增強(qiáng)型移動寬帶這個場景的關(guān)鍵性能指標(biāo)的實現(xiàn)。其實，對于G感可以去了解一下。除了這些之外，我們還了解了設(shè)計一個系統(tǒng)的主要思明確要達(dá)到的總體目標(biāo)或指標(biāo)（如：5G性能指標(biāo)找出達(dá)到目標(biāo)的關(guān)鍵因素（頻譜、頻譜效率、流量密度設(shè)計一個實現(xiàn)總體目標(biāo)的框架（如何組合每個關(guān)鍵因素設(shè)計出每個關(guān)鍵因素所需的各種技術(shù)，從而達(dá)到設(shè)計的性能目這樣一個設(shè)計思路已經(jīng)在技術(shù)復(fù)雜度很高的5G統(tǒng)中獲得應(yīng)用，這也充分驗證了這個設(shè)下一講我會和你介紹5G基站一定要重建嗎，怎樣才能節(jié)省投資這個話最后，我照例給你留了思考1、請你說一說中國移動、中國電信、中國使用的5G頻段是多少2、你能不能和我一個5G中設(shè)備間直接通信（D2D）的應(yīng)用案例歡迎在留言區(qū)留言，和我一起討論。也感謝你和我一起學(xué)習(xí)，如果你身邊也有朋友對無線技術(shù)感，歡迎你把這節(jié)課給他。我是，我們下節(jié)課見給需要的人，Ta訂閱后你可得20