MBA微课堂第5期：漫谈5G

Original 刘占玉复旦MBA读书会

2024-09-22

MBA微课堂

漫谈5G：核心能力、关键技术与典型应用

讲师风采

刘占玉，来自皇三班的射频工程师大咖，在移动终端设计方面有丰富的从业经验。欢迎同行互相探讨互相交流。

核心内容

#1 序言

北京时间2018年6月14日，3GPP全会（TSG#80）批准了第五代移动通信技术标准（5G NR）独立组网功能冻结，加之去年12月完成的非独立组网NR标准，5G 已经完成第一阶段全功能标准化工作，进入了产业全面冲刺新阶段。根据业内预测，符合5G标准的无线接入产品将从2019年开始部署，2022年开始广泛商用。

在此之前，为了配合技术验证，高通已于2016年10月发布了其全新的5G基带芯片X50，X50最高下行速率可以达到5Gbps（625MB/s）；华为也在今年2月的MWC 2018大会前夕，发布了其首款5G芯片巴龙5G01(Balong 5G01)，理论下行速率最高达2.3Gbps。

#2 5G关键业务能力

相比目前使用的4G 通信技术，5G主要针对以下几个方面进行改进：

用户体验速率：相比4G，5G的用户体验速率将提高10倍以上，从而可以支持0.1～1Gbps，最高10Gbps的用户体验速率
端到端时延：相比4G网络，5G的时延将下降10倍以上，空口传输时延达到1ms
连接密度：每平方公里千兆的连接密度、每平方公里10 Tbps的业务密度
频谱效率：相比4G，5G的频谱效率将提高3-5倍
功效提升：100倍的功效提升

各代技术的下行速度对比

#3 5G关键技术

基于 OFDM 优化的波形和多址接入：5G NR 将引入可扩展的 OFDM 间隔参数置，从而保证不增加处理复杂性的基础上，支持多种部署模式的不同信道宽度；同时为了支持大规模物联网应用，OFDM 能实现波形后处理，如时域加窗或频域滤波，来提升频率局域化。
更灵活的时隙结构；相比当前的 4G LTE 网络，5G NR 将使时延降低一个数量级。而为了支持“长时延需求”的服务，5G NR 的灵活框架设计可以向上或向下扩展 TTI（即使用更长或更短的 TTI），依具体需求而变。
先进信道编码技术：基于LDPC和Polar码的信道编码技术将明显降低误码率，提高数字通信的可靠性，同时大幅提高信道编码的效率。
大规模MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）技术：是目前无线通信领域的一个重要创新研究项目，通过智能使用多根天线（设备端或基站端），发射或接受更多的信号空间流，能显著提高信道容量；而通过智能波束成型，将射频的能量集中在一个方向上，可以提高信号的覆盖范围。
毫米波技术： 5G 技术首次将频率大于 24 GHz 以上频段（通常称为毫米波）应用于移动宽带通信。大量可用的高频段频谱可提供极致数据传输速度和容量，这将重塑移动体验。但使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗（信号衍射能力有限），通常情况下，毫米波频段传输的信号甚至无法穿透墙体（回想一下你家的 5GHz Wi-Fi 有多容易被墙体屏蔽），此外，它还面临着波形和能量消耗等问题。但通过利用基站和设备内的多根天线，配合智能波束成型和波束追踪算法，可以显著提升 5G 毫米波覆盖范围，排除干扰。同时，5G NR 还将充分利用 6GHz 以下频段和 4G LTE ，从而提升毫米波的连接性能。