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5G综述:专心完成这件事

时间:2018-09-07 作者:Brian Santo 阅读:
各大无线运营商及其供应商部署4G升级服务和真5G服务的最后期限只剩几个月了。他们几乎都在全力以赴,以期赶上他们的最后期限,因此可以理解,他们最近几周在5G的营销/公共关系活动方面,已经不像前面几年有那么多的时间去大力宣传了。他们的工作主要涉及测试、试验和新产品,以及为未来的服务准备好频谱。巧合的是,在北美洲三个最大的国家里,监管方面都出现了重大新闻。

各大无线运营商及其供应商部署4G升级服务和真5G服务的最后期限只剩几个月了。他们几乎都在全力以赴,以期赶上他们的最后期限,因此可以理解,他们最近几周在5G的营销/公共关系活动方面,已经不像前面几年有那么多的时间去大力宣传了。他们的工作主要涉及测试、试验和新产品,以及为未来的服务准备好频谱。巧合的是,在北美洲三个最大的国家里,监管方面都出现了重大新闻。

最近,美国联邦通信委员会(FCC)通过了一些关于24GHz频谱使用的法规,这些法规虽然晦涩难懂,但仍然具有重要影响。

直到最近,只有部分24GHz频谱可以转而用于5G,因为该频段有很大一部分已被雷达所用。由于技术原因,雷达正在转向77GHz(参见《Moving from 24 GHz to 77 GHz radar(从24GHz转向77GHz雷达)》)。这个转移应该是渐进的,但最终会有更多的24GHz频段可用于其他用途。

FCC希望将24GHz频段的牌照拍卖给5G使用。该机构认为——几乎也可以肯定地说——该频段可用的带宽越多,牌照也就越有价值,可能获得的出价也就越高。

为此,FCC制定了鼓励使用24GHz频段的规则。其中一条就是整个24GHz频段可操作性要求的采用。FCC还建立了一个共享框架,而使得可将一部分24GHz频段用于地面无线运营和固定卫星服务(FSS)地面工作站。

此外,为了对尚未计划的未来拍卖做准备,FCC拒绝对申请机构可在拍卖中获得的频谱数量(不仅包括24GHz频段,还包括47GHz频段)设定拍卖前限制。类似地,该委员会还提议取消28GHz、37GHz和39GHz频段的1250MHz的拍卖前限制。

美国的下一次带宽拍卖是针对28GHz频段,定于今年11月开始。

加拿大和墨西哥的监管

加拿大的无线通信公司对该国的频谱拍卖计划感到很沮丧。加拿大计划在2019年拍卖600MHz频谱用于5G,在2020年拍卖3.5GHz频谱,而在2021年拍卖毫米波频谱(尚未指定频率)。运营商希望在2020年开始提供商用5G服务,他们想要使用3.5GHz频谱来实现。他们争论说,3.5GHz拍卖应该提前至2019年。负责监管加拿大电信法规的部长最近做出了回应,政府不考虑改变拍卖时间表。

与此同时,墨西哥宣布打算为5G服务分配600MHz频段。根据多家报道,该计划将需要重新安置48个数字地面电视台。

测试/试验

您可能认为已经打过了5G电话。你知道,只要两个人各在一端,互相交谈,这就是一个电话。你错了。随着AT&T和Verizon宣布今年夏天开启固定无线5G新空口(NR)服务,而全球多家公司也宣布要在今年底之前提供移动5G服务,我们仍有大量的测试和试验需要去做。

这也是当诺基亚和T-Mobile宣布他们已经在符合3GPP标准的5G NR系统上完成了似乎是首个双向无线5G数据会话时,这是一个大事件的原因。回想一下,5G NR被认为是增强型4G,而不是真5G,也是合理的。5G NR标准已被采用,但整个行业仍在对5G的标准流程进行调整。

诺基亚和T-Mobile表示,该测试是在后者位于华盛顿州的实验室进行的。它采用诺基亚AirScale基带和无线电、AirFrame服务器,以及运行5G NR 3GPP兼容软件的AirScale Cloud RAN而实现。

5月下旬,加拿大肖氏通信公司宣布其5G技术首次试验取得成功。该公司与诺基亚、罗德与施瓦茨(Rohde & Schwarz)和CableLabs合作,测试了3.5GHz和28GHz的预商用系统(也就是说,这是在相关标准最终确定之前构建的),以测试两种频率的互操作性。

CableLabs的参与值得注意。第五代无线技术将更加依赖有线回程和双模(蜂窝/Wi-Fi)工作,而电缆行业将5G视为一种趋势,这会进一步将无线和有线提供商的命运捆绑在一起。

今年4月,加拿大罗杰斯通信公司表示已经对5G系统进行了一些实验室测试,并宣布了与爱立信正在进行的测试计划,包括今年晚些时候在加拿大多伦多和渥太华进行的现场试验。

诺基亚表示,它已在中国工业和信息化部(MIIT)主办的技术试验中完成了端到端5G NR数据通话。诺基亚表示,这是一种双连接呼叫,使用3.5GHz的5G NR系统,以及2.1GHz频段的LTE基础设施。用户设备仿真由Prisma Telecom Testing提供。诺基亚解释道:“为了为中国2020年的商业部署做准备,6GHz以下频段的双重工作将是广域覆盖和大规模物联网连接所必需的。”

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图1:英特尔发布了针对5G网络基础设施的参考设计,它包括来自主要开发合作伙伴的贡献。来源:英特尔。

英国无线运营商EE宣布将于10月开始一场小型试验,据称这将是英国第一次现场试验。参与者将包括10家企业和英国科技城(Tech City)的一些居民——Tech City这一伦敦附近的地区,已成为该市的技术专区。该公司将使用3.5GHz频段。根据新闻网站5G.co.uk的报道,O2也计划在今年晚些时候在伦敦O2体育馆(O2 Arena)进行试验。

不要忘记,5G技术的开发从根本上是与应用场景交织在一起的,其中一个重要的用例就是物联网。台湾友嘉实业集团(FFG)正在计划为所谓的“未来工厂”开发首个演示生产线。FFG正在与凌华科技合作开发FFG的机器人操作系统(OS)和DDS(数据分发服务)之间的接口。这将为FFG使用5G连接实现自动化和最终的自主工厂系统做好准备。

以下可说是“测试和试验”类别的一个难题,但如果有人提供5G网络参考设计,那么不言自明,其网络配置已经过试验和测试。英特尔就提供了一个5G网络参考设计,它表示,通信服务提供商(CSP)可采用该参考设计更快地推出5G服务(图1)。该参考设计包括英特尔处理器和FPGA、来自风河(Wind River)和Radisys的软件、来自Mavenir的虚拟化分组核心技术,以及来自Amdocs的网络功能虚拟化(NFV)技术。

产品

已经可以确定的是,当运营商在今年底和明年初开始提供5G移动服务时,市场上将还没有5G手机提供,首批5G设备几乎将肯定是平板电脑和笔记本电脑。英特尔表示,它正在与Sprint合作,将在2019年推出5G联网的笔记本电脑。在最近的台北国际电脑展上,英特尔表示其正在与宏碁、华硕、戴尔、惠普、联想和微软合作。

联发科将于2019年开始销售针对5G NR手机的5G调制解调器芯片组。该公司未明确具体日期,但表示该芯片组将比原计划提前6个月上市。联发科表示技术细节将在稍后公布,到时将可以看到该芯片组所运行的频谱。

联发科的加速进度与中国移动的5G加速计划保持同步,这可能并非巧合。联发科与包括中国移动和NTT Docomo在内的其他几家公司建立了开发联盟。中国移动最初计划在2020年推出商用5G移动通信服务,今年初又表示将其提前到2019年的某个时间。与此同时,NTT Docomo仍表示其目标是在2019年建立“试验站点”,并在2020年推出商用5G移动通信服务。

Qorvo宣布推出了用于5G基站的五款新产品:两个2级功率放大器、两个集成前端模块(FEM)和一个宽带驱动放大器。该公司表示,这些器件支持从3GHz到39GHz的5G频率范围。

与此同时,恩智浦半导体也针对5G市场推出了多个器件,即一系列针对工作在各种频率的5G基站的大功率射频IC(图2)。

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图2:恩智浦半导体扩展了其GaN和硅横向扩散金属氧化物半导体(Si-LDMOS)产品线,用于5G蜂窝网络。(来源:恩智浦)

Anokiwave最近宣布推出了面向基站的新系列5G-Gen 2硅四核IC中的下一代产品。这款AWMF-0139器件工作在24/26GHz。该公司表示,5G-Gen 2系列现在可支持所有主要的5G毫米波频段(24/26GHz、28GHz和37/39GHz)。

技术

东京工业大学发表的一篇论文《New 28-GHz transceiver paves the way for future 5G devices(新的28GHz收发器为未来的5G设备做好准备)》中,介绍了一种新的波束控制方法。第一个实例化的对象是工作于28GHz(将用于5G移动通信的毫米波频率之一)的收发器。研究人员指出,大多数通常用于高级收发器的RF移相器无法胜任5G收发器的要求。

研究人员设计了一种使用本地振荡器(LO)的电路,而不是使用多个RF移相器。新的收发器能够以0.04度的步长移动LO的相位,并且误差很小。据《Science Daily(科学日报)》报道,这转化过来相当于0.1度的波束控制分辨率,与先前的设计相比,其代表一个数量级的改进。

NI将使用Accelercomm开发的信道编码技术。后者专长于极性码技术,这是一种相对较新的纠错编码技术,可用于代替Turbo码或低密度奇偶校验码(LDPC)。极性码已被用于增强型移动宽带(eMBB)系统中的5G信道编码。NI将把Accelercomm的极性码IP用于其USRP RIO软件定义的无线电产品线,而该产品线适用于无线系统的原型设计。

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Brian Santo
EETimes美国版主编。Brian Santo已经为多家出版物撰写技术文章达30年,包括Electronic News、EE Times、IEEE Spectrum以及其最近担任CED主编的一些出版物。 他文章涉及的主题包括测试与测量、半导体生产、消费电子、军事电子、有线网络、宽带、无线技术等等。 他在俄勒冈州波特兰的住所外工作,所以请忽略他办公室外嘎嘎叫的鸡。
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