5G商用新戰(zhàn)場(chǎng)，高通5G毫米波技術(shù)有哪些大招？

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3月30日，中國(guó)5G市場(chǎng)傳來(lái)兩個(gè)好消息：第一、截至3月26日，中國(guó)5G手機(jī)產(chǎn)品類(lèi)型76款，累計(jì)出貨量超過(guò)2600萬(wàn)部，其中2020年出貨量達(dá)2600萬(wàn)部。第二、中國(guó)5G新基建快速推進(jìn)，5G終端手機(jī)領(lǐng)域大規(guī)模商用開(kāi)始，以中國(guó)移動(dòng)為例，在最新2020年CHBN具體目標(biāo)來(lái)看，中國(guó)移動(dòng)通過(guò)終端+應(yīng)用+權(quán)益，力爭(zhēng)今年發(fā)展7000萬(wàn)戶5G資費(fèi)客戶，帶動(dòng)銷(xiāo)售1億部5G終端。

5G要改變社會(huì)，必須能夠賦能各行各業(yè)，從而快速且高效的滿足碎片化和差異化的海量業(yè)務(wù)需求。從5G在疫情當(dāng)中實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程診療、5G視頻直播、5G智能機(jī)器人和5G加AI測(cè)溫，5G未來(lái)應(yīng)用將會(huì)多種多樣，但目前殺手級(jí)應(yīng)用還沒(méi)有出現(xiàn)，技術(shù)上如何演進(jìn)支持更多垂直應(yīng)用，并且保護(hù)數(shù)據(jù)和個(gè)人隱私安全，都成為當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。

5G技術(shù)如何幫助用戶實(shí)現(xiàn)其業(yè)務(wù)需求？3月31日，高通5G在線溝通交流會(huì)Qualcomm中國(guó)區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人徐晧博士給我們帶來(lái)了最新解答。5G毫米波技術(shù)不僅在帶寬和速率上體現(xiàn)了極致優(yōu)勢(shì)，而且其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、室外追蹤、室內(nèi)定位和熱點(diǎn)應(yīng)用上都亮點(diǎn)多多。

圖：Qualcomm中國(guó)區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人徐晧博士

5G標(biāo)準(zhǔn)Rel-16新版本到Rel-17版本如何演進(jìn)？

近日，據(jù)外媒報(bào)道，受到新冠肺炎在全球肆虐的影響，標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP將5G協(xié)議R16、R17版本的發(fā)布推遲了3個(gè)月，根據(jù)最新時(shí)間表，Release 16規(guī)范將于2020年6月完成，隨后的Release 17的預(yù)定日期將推出到2021年12月。

徐晧博士表明：“在2015年，行業(yè)提出5G速度比4G快10倍，時(shí)延達(dá)到4G的十分之一，網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到100倍，還是非常激進(jìn)的目標(biāo)，這有賴兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： 5G的標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)中，我們需要考慮所有的頻譜以及靈活的組網(wǎng)方式。第二，我們需要合理安排發(fā)展規(guī)劃。5G的Rel-15和Rel-16版本中并沒(méi)有急于推進(jìn)5G海量物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而是在Rel-17中才計(jì)劃引入了5G海量物聯(lián)網(wǎng)以及諸如NR-Light這樣的新技術(shù)?！?/p>

據(jù)筆者之前采訪深圳移動(dòng)5G創(chuàng)新中心主任呂贊福，他表示，Rel-15和Rel-16構(gòu)建了5G網(wǎng)絡(luò)基本的eMBB和URLLC能力，Rel-15主要面向eMBB場(chǎng)景，支持視頻業(yè)務(wù)，Rel-16在功能上做了較大增強(qiáng)，包括系統(tǒng)架構(gòu)上持續(xù)演進(jìn)、針對(duì)垂直行業(yè)應(yīng)用的增強(qiáng)、多接入增強(qiáng)以及人工智能方面增強(qiáng)，讓5G成為連接千行百業(yè)的基礎(chǔ)通信平臺(tái)。

徐晧博士指出，Rel-16是將于今年6月凍結(jié)的5G標(biāo)準(zhǔn)的第二個(gè)版本，除了繼續(xù)演進(jìn)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶以外，將進(jìn)一步完善超可靠低時(shí)延通信（URLLC）的功能。同時(shí)，在Rel-16中，業(yè)界第一次引入了5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和免許可頻譜設(shè)計(jì)（NR-U）技術(shù)。

Rel-17還沒(méi)有正式開(kāi)始，但目前的方向是，比如全新的NR-Light，即在現(xiàn)有5G的基礎(chǔ)上做一個(gè)簡(jiǎn)單版的5G來(lái)支持可穿戴設(shè)備的技術(shù)。Rel-17將進(jìn)一步提升支持垂直行業(yè)應(yīng)用的能力，例如厘米級(jí)定位精度和3D定位；同時(shí)，NB-IoT作為mMTC場(chǎng)景的核心支撐技術(shù)將在R17持續(xù)演進(jìn)，增加語(yǔ)音能力，并在覆蓋深度、移動(dòng)性等方面進(jìn)一步增強(qiáng)。

5G毫米波技術(shù)為何不可缺少？

在未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)中，毫米波頻段在峰值速率上已經(jīng)展現(xiàn)巨大優(yōu)勢(shì)。只有毫米波、Sub-6GHz的5G網(wǎng)絡(luò)與持續(xù)演進(jìn)的4G網(wǎng)絡(luò)組合在一起才能構(gòu)成一張完整的各項(xiàng)性能出眾的5G網(wǎng)絡(luò)。

徐晧博士認(rèn)為，5G毫米波最大的優(yōu)勢(shì)是帶寬而不是覆蓋，毫米波頻段從24GHz一直到100GHz，適合于熱點(diǎn)地區(qū)的覆蓋，比如地鐵站、體育場(chǎng)館或者音樂(lè)廳等人流量超大的地區(qū)，使用5G毫米波基站覆蓋峰值速率會(huì)有明顯提升。從測(cè)試結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，毫米波相比于Sub-6GHz有著明顯的速度優(yōu)勢(shì)，實(shí)際上毫米波也被業(yè)界稱之為5G的高速公路。毫米波是有非常靈活的覆蓋方式的。

具體來(lái)說(shuō)，毫米波的24.25-27.5GHz，27.5-29.5GHz頻段擁有海量帶寬，比目前正在使用3G/4G帶寬多25倍，毫米波通過(guò)大帶寬還可實(shí)現(xiàn)數(shù)千兆級(jí)數(shù)據(jù)速率，支持在密集空間重用，解決重點(diǎn)區(qū)域承載問(wèn)題，同時(shí)還具備低時(shí)延的特性，可以滿足更多領(lǐng)域的需求。

2019年5月，高通在舊金山進(jìn)行的5G網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)驗(yàn)說(shuō)明毫米波室外覆蓋情況，利用現(xiàn)有的4G基站實(shí)現(xiàn)了62%的毫米波室外覆蓋，網(wǎng)絡(luò)容量提升高達(dá)5倍，小區(qū)邊緣突發(fā)速率和中值突發(fā)速率都得到了很大提升。這是毫米波室外覆蓋的試驗(yàn)。

從全球范圍來(lái)看，除了美國(guó)以外，意大利、俄羅斯、韓國(guó)、日本、東南亞、澳大利亞、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的計(jì)劃。目前，中國(guó)在毫米波試驗(yàn)和頻譜規(guī)劃上也正在推進(jìn)，很可能于2021年或之后進(jìn)行毫米波的部署。

5G毫米波技術(shù)在哪些應(yīng)用場(chǎng)景有成功案例？

在溝通會(huì)上，徐晧博士展示移動(dòng)毫米波演進(jìn)案例，搭載驍龍X50 5G芯片的移動(dòng)測(cè)試終端固定在無(wú)人機(jī)上，遙控?zé)o人機(jī)在公司園區(qū)內(nèi)穿梭飛行，測(cè)試結(jié)果顯示：毫米波能夠支持終端高速移動(dòng)和身處高處時(shí)的穩(wěn)健連接。

此外，在演示中高通做了最新的Rel-16引進(jìn)的集成接入及回傳（IAB）技術(shù)和多發(fā)射及接收點(diǎn)（TRP）的模擬測(cè)試，毫米波基站可能有好幾個(gè)天線矩陣。高通還對(duì)毫米波覆蓋的增強(qiáng)做了模擬演示，比如目前毫米波一個(gè)很重要的技術(shù)就是波束成型，我們通過(guò)波束成型在小區(qū)和小區(qū)之間進(jìn)行無(wú)縫切換，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶在毫米波這種OTA場(chǎng)景下很好的體驗(yàn)。演示中的這位女士通過(guò)一個(gè)毫米波中繼接轉(zhuǎn)毫米波小基站的信號(hào)達(dá)到更好的毫米波覆蓋。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展案例：在現(xiàn)代化工業(yè)4.0的車(chē)間里，我們看到很多的機(jī)械臂在5G網(wǎng)絡(luò)支持下自動(dòng)地進(jìn)行操作和工作，5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景都在這個(gè)車(chē)間內(nèi)得以體現(xiàn)。車(chē)間里有大量的傳感器，需要5G的海量物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)支持；工作人員戴的VR/AR眼鏡等頭顯設(shè)備以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)包括AR和5G的連接，可以通過(guò)這種計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)處理監(jiān)控的攝像頭，也包括工作人員的的手機(jī)終端，都屬于增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶；還有超可靠低時(shí)延，可以對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行更好的控制。同時(shí)對(duì)于自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)的支持，也是需要結(jié)合5G和自動(dòng)駕駛的技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人也是5G和工業(yè)制造融合很好的一個(gè)領(lǐng)域。

對(duì)于5G技術(shù)與機(jī)器人結(jié)合用例，電子發(fā)燒友記者拋出了兩大問(wèn)題：對(duì)于單個(gè)機(jī)器人和多個(gè)機(jī)器人的控制，5G在關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用上是否有所不同？從控制單個(gè)機(jī)器人發(fā)展到控制多個(gè)機(jī)器人的技術(shù)難點(diǎn)是什么？徐晧博士表示給予了明確回答。

從5G技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，控制單個(gè)機(jī)器人要比控制多個(gè)機(jī)器人相對(duì)簡(jiǎn)單一些，因?yàn)槿绻軌虮ＷC單臺(tái)機(jī)器人與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)一對(duì)一連接，那么機(jī)器人控制信號(hào)中斷的可能性就會(huì)比較?。坏谕坏攸c(diǎn)有多個(gè)機(jī)器人不停地移動(dòng)，那么部分處于移動(dòng)中的機(jī)器人可能會(huì)阻擋信號(hào)傳輸。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Qualcomm的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)演示中運(yùn)用了多點(diǎn)傳輸技術(shù)，即在一個(gè)車(chē)間的4個(gè)角落都安裝了傳輸節(jié)點(diǎn)，使多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同為機(jī)器人提供信號(hào)傳輸支持。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)被阻擋時(shí)，其它節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)保持與機(jī)器人的連接。這是從無(wú)線連接的角度提供的重要技術(shù)。

除了通過(guò)多點(diǎn)傳輸控制多個(gè)機(jī)器人之外，5G和人工智能的結(jié)合也能提供支持。例如，通過(guò)攝像頭實(shí)現(xiàn)單目標(biāo)或多目標(biāo)追蹤。5G與計(jì)算機(jī)視覺(jué)或人工智能技術(shù)的結(jié)合能夠支持物體追蹤的實(shí)現(xiàn)。高速率的5G網(wǎng)絡(luò)能夠支持邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)和機(jī)器人以及攝像頭之間的高速連接，從而能夠支持將多目標(biāo)跟蹤的復(fù)雜任務(wù)上傳至云端或邊緣進(jìn)行處理，這是5G和人工智能結(jié)合的一個(gè)很好的應(yīng)用場(chǎng)景。