引言：2017年，Qorvo出版了第1版《5G射頻技術(shù)ForDummies》。該書以通俗易懂的語言，幫助業(yè)界許多人士掌握了一些圍繞5G技術(shù)的復(fù)雜概念。

我們在該書中簡要講解了一些重點(diǎn)概念，這些概念到今天已經(jīng)發(fā)展成熟，包括：

1、基站有源天線系統(tǒng)的開發(fā)

2、載波聚合技術(shù)使用量的增加

3、新增頻譜的重構(gòu)和開放

2017年，當(dāng)時小蜂窩密致化技術(shù)才剛推出，5G毫米級固定無線接入技術(shù)還在測試。今天，由于技術(shù)的進(jìn)步，這些技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模鋪開。在本書中，我們將探討以上技術(shù)及其他5G技術(shù)的進(jìn)步，以及這些技術(shù)如何重塑移動網(wǎng)絡(luò)、移動設(shè)備、行業(yè)、用例及企業(yè)。

在今天的分享中，我們給大家重新介紹一下5G。

我們社會，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接已變得十分普遍，人們甚至把聯(lián)網(wǎng)看作像電力一樣無處不在、無時不在。

無論是消費(fèi)者還是企業(yè)，都在期盼著第5代無線連接（5G）：

1、提高下行鏈路和上行鏈路的速度

2、隨時隨地視頻和游戲

3、提高服務(wù)質(zhì)量，同時保證服務(wù)的安全可靠

4、提高制造業(yè)/行業(yè)效率

5、按需提供任何及一切東西

與此同時，無線運(yùn)營提供商期望：

1、能夠滿足激增的移動數(shù)據(jù)需求

2、降低單數(shù)據(jù)比特成本

3、獲得其他業(yè)務(wù)模式和營收流

所有這一切都能夠借助5GNR（即“新空口”）架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，只是在這一過程中，我們還需要一些高度技術(shù)性的東西。在本章，您將認(rèn)識5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的過去、現(xiàn)在和未來，從而更好地理解5G在今天（和明天）無線通信中發(fā)揮的重要作用。

認(rèn)識當(dāng)前情況

像許多人預(yù)期的那樣，5G將具有顛覆性，它將改變我們的生活。我們看到物聯(lián)網(wǎng)、汽車、制造業(yè)及零售行業(yè)正在發(fā)生的無線通信創(chuàng)新，這讓我們一窺5G連接的未來。

科研組織IDTechEx報告稱，預(yù)計到2030年，5G的推出將為全球經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)7000億美元。全球移動通信協(xié)會（GSMA）聲稱，預(yù)計到2025年，5G全球移動連接將達(dá)到14億個。

沒錯，5G革命已經(jīng)開始。技術(shù)建設(shè)的速度正在超出先前的預(yù)期，并且遠(yuǎn)超3G向4G的過渡速度。

以下是過去幾年間發(fā)生的事情：

1、2018年韓國平昌冬奧會展示了首個運(yùn)營性5G網(wǎng)絡(luò)。

2、移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的報告顯示，截止2019年10月，韓國的5G用戶已超過200萬。

3、AT&T公司的5G網(wǎng)絡(luò)是美國首個無線速度超過2吉比特的5G網(wǎng)絡(luò)。

4、威瑞森公司已在美國職業(yè)橄欖球聯(lián)盟（NFL）的全國體育場啟動5G網(wǎng)絡(luò)。

未來將會怎樣？

以下是一些預(yù)測：

1、估計到2021年，手機(jī)用戶（55億）將超過自來水用戶（53億）。

2、估計到2023年，5G將為全球國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）貢獻(xiàn)4.8萬億美元。

3、預(yù)計到2025年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá)到250億個?其中消費(fèi)類設(shè)備將達(dá)到114億個，工業(yè)用設(shè)備將達(dá)到137億個。

4、一家領(lǐng)先的5G芯片制造商實(shí)施的一項研究項目估計，僅5G價值鏈將可帶來3.5萬億美元的營收，在全球?qū)⒅С?200萬個就業(yè)崗位。

在全球向著智能化全時聯(lián)網(wǎng)前進(jìn)的過程中，5G將扮演著重要角色。世界各國及各地的承運(yùn)商都在爭先恐后地使用5G，而無論其能力如何。不過，像任何技術(shù)演進(jìn)一樣，5G的主要推動力量將是那些能夠帶來經(jīng)濟(jì)價值、商業(yè)價值和消費(fèi)價值的東西。

認(rèn)識5G愿景

自從5G誕生以來，話題一直主要集中以下三個用例類別：

1、增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB）

2、超可靠低延時

3、大規(guī)模連接性

作為5G部署者，他們首先最為關(guān)心的是為消費(fèi)者的智能手機(jī)及其他移動設(shè)備提供增強(qiáng)型移動寬帶服務(wù)?換句話講，他們要能隨處提供增強(qiáng)型移動寬帶。這是實(shí)現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商5G投資回報的最簡捷路徑。物聯(lián)網(wǎng)用例集中出現(xiàn)在第二個和第三個類別：超低延時和大規(guī)模連

接。隨著物聯(lián)網(wǎng)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）、蜂窩型車聯(lián)萬物標(biāo)準(zhǔn)（C-V2X）及工業(yè)4.0的普及（參見圖1-1），固定無線接入（FWA）、智能家庭和智慧城市等服務(wù)越來越引發(fā)人們的關(guān)注。

在開拓新道路時，能獲得支持總是有好處的，而5G就獲得了一定支持。不同于3G或4G期間的無線標(biāo)準(zhǔn)過渡，5G擁有廣泛的全球支持，并被接納為未來廣域網(wǎng)（WAN）連接適用的唯一全球標(biāo)準(zhǔn)。

圖1-1：推動5G發(fā)展的五大趨勢

5G通過非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）和獨(dú)立組網(wǎng)（SA）兩套實(shí)施方案，讓全球承運(yùn)商能夠在其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部平滑地實(shí)施5G。第3代合作伙伴計劃組織（3GPP）是一個由移動系統(tǒng)制造商組成的集體項目合作組織，該組織在5G標(biāo)準(zhǔn)的平滑演進(jìn)和發(fā)展過程中扮演了極為重要角色。

5GNR技術(shù)利用調(diào)制方案、波形及接入技術(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠滿足高數(shù)據(jù)率服務(wù)的需要，同時帶來低延時、小數(shù)據(jù)率和很長的電池壽命。2017年12月，《3GPPRelease 15 NSA 5G NR規(guī)范》獲得通過，成為商用5G產(chǎn)品的基礎(chǔ)。該規(guī)范包含從600MHz直至50GHz的低頻、中頻和高頻頻譜支持。2019年初，R15Late Drop版本獲得通過，至此Release15標(biāo)準(zhǔn)全部完成（參見圖1-2）。

圖1-2：3GPP標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間表

2020年發(fā)布的Release16標(biāo)準(zhǔn)將擴(kuò)展5G，主要集中在垂直系統(tǒng)的功能和整體系統(tǒng)的完善。R16標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是長期演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)（LTE）、車聯(lián)萬物標(biāo)準(zhǔn)（V2X）之外的高級用例，還將為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和超可靠低延時通信（URLLC）提供強(qiáng)化功能，以替代工業(yè)以太網(wǎng)。另外，R16標(biāo)準(zhǔn)還將完善信號定位技術(shù)、多入多出（MIMO）技術(shù)及低系統(tǒng)功耗技術(shù)。

所謂“網(wǎng)絡(luò)延時”，指一個數(shù)據(jù)包在兩個點(diǎn)之間往返一次所需的時間。5G射頻接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）的設(shè)計完全兼容現(xiàn)有的4GLTE網(wǎng)絡(luò)。3GPPRelease 15標(biāo)準(zhǔn)允許采用多個NR部署方案，例如：3xNSA和2SA。這些方案術(shù)語來自當(dāng)初為分析和建立非獨(dú)立組網(wǎng)和獨(dú)立組網(wǎng)的最終演進(jìn)成果所實(shí)施的5G架構(gòu)研究。非獨(dú)立組網(wǎng)利用LTE錨帶進(jìn)行控制，利用5GNR頻帶提供更高的數(shù)據(jù)率。非獨(dú)立組網(wǎng)允許承運(yùn)商在不新建5G核心的情況下，提供5G的數(shù)據(jù)速度。圖1-3所示為LTE向5G非獨(dú)立組網(wǎng)和獨(dú)立組網(wǎng)的過渡過程。根據(jù)承運(yùn)商和地區(qū)的不同，承運(yùn)商的使用和發(fā)布時間表也不同。

圖1-3：5G部署的漸進(jìn)式過渡

近期全球5G部署都采用非獨(dú)立組網(wǎng)方案，這極大加快了5G的部署速度。5G連接演進(jìn)的下一階段將是完全成熟的獨(dú)立組網(wǎng)5G，擁有專用核心網(wǎng)和射頻接入網(wǎng)絡(luò)。

無論是非獨(dú)立組網(wǎng)方案還是獨(dú)立組網(wǎng)方案，5G運(yùn)營頻譜都在高速演進(jìn)。在本書中，我們借用較為熟知的、對應(yīng)FR1波段的“Sub-6GHz”一詞指代“Sub-7GHz”?后者支持的是7GHz以下的潛在頻率分配。在5GNR Release 15標(biāo)準(zhǔn)中，工作頻帶被分為兩個頻率范圍：頻率范圍1（FR1）和頻率范圍2（FR2）。FR1通常被稱為“Sub-7GHz”，即：低于7GHz的頻率范圍；FR2是5G毫米波（mmWave）的頻率范圍（參低于7GHz的頻率范圍；FR是5G毫米波（mmWave）的頻率范圍（參見圖1-4）。

雖然物理層和更高層的設(shè)計不考慮頻率，但每個層面都有指定單獨(dú)的射頻性能需求。另外，F(xiàn)R1與FR2的測試方法也不同。FR1既可使用傳導(dǎo)測試，也可使用空口測試（OTA）；FR2只需使用空口測試。

圖1-4：頻率范圍FR1與FR2

如圖1-4所示，5G的命名方案已經(jīng)變更；正如4GLTE在命名中使用字母“B”指代頻帶，5G在命名中重新加入字母“n”，用以指代“NewRadio（即（新空口）”。5GNR使用LTE頻帶的，將使用相同的頻帶編號，只是加上“n”標(biāo)識符。除了測試方法之外，F(xiàn)R1與FR2還有其他區(qū)別。這些區(qū)別體現(xiàn)在載波聚合、MIMO及子載波間隔上。