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5G在2020年前后商用,与万物移动互联同步,因此向际鹰认为,4G的演进非常重要,但全新的革命性技术对5G更加重要。
“ITU为5G设定了很高的目标要求,单凭演进型技术效率极低,甚至无法实现。” 向际鹰指出,革命性技术必须一开始就关注“实现复杂性”。如何平衡性能和实现复杂性,需要全方位的技术创新:既包括高频,也包括低频;既包括空口,也包括核心网;既包括eMBB,也包括IoT。
以IoT为例,5G时代每平方公里将有100万连接,折算到基站,是目前的七百多倍。即使采用4G增强技术承载,也需要至少13载波。但是运营商用于IoT的资源往往很少,这样就需要压缩载波数,一旦压缩,系统将充斥着“开销”消息。
“本质上LTE 并不针对大连接优化,即使只传输一个比特,也往往需要上百个比特的‘开销’消息,这些‘开销’消息用于完成上行同步和资源调度,这对于4G OFDMA而言必不可少。同时由于存在冲突回退,甚至雪崩效应,采用4G OFDMA增强技术去勉强满足5G IoT要求,将十分低效。”向际鹰说。
5G技术已面世
当前仍在5G的初期讨论阶段,业界并没有统一的观点,当然更没有统一的标准。例如针对5G的空口,就有观点认为5G的低频只需要4G演进型空口。向际鹰认为,低频与高频同样需要新空口,在中兴通讯UAI(unified-air-interface)定义中,无论低频和高频,都可以用一套新空口制式,只是参数不同而已。
因此可以说,中兴通讯当前研发的5G技术,已经从系统层面考虑5G未来面临的难题。例如针对“开销”消息,中兴通讯提出了MUSA技术,该技术通过免调度(total grant free),彻底杜绝上行同步、调度及相关开销,效率提升上百倍。同时,为了规避“盲检”接收机过于复杂的问题,采用复用多元短码,即使长度只有4,也可获得上千条低相关码,从而大幅度简化接收机实现。
再例如,4G的业务类型比较单一,采用相同的子载波宽度,单一的子载波宽度不能对所有业务优化。而5G业务种类是多样化的,如果维持4G的OFDM不变,将引入严重的子载波间干扰,不同业务之间需要留保护带,当窄带业务较多时,保护带将导致严重的资源浪费。
针对这个问题,中兴通讯提出了FB-OFDM技术,通过子载波级别的滤波,将保护带控制到最小,甚至0保护带。向际鹰表示,FB-OFDM带外抑制能力相比同类技术好20dB以上。此外,为解决多个子载波滤波的复杂性问题,FB-OFDM将多个滤波器通过数学变换,转换为时域上的加窗和Inter-symbol poly phase滤波器,可一次性完成多个子载波滤波。
技术与标准联动
尽管5G商用为时尚早,业界已经在标准制定上未雨绸缪。向际鹰指出,4G演进可以一定程度上脱离标准,依靠实现层面的创新支撑,而5G革命则更多地依托标准。当前包括中兴通讯在内,各家企业都在独立向3GPP提交5G标准提案,这些标准并不是相通的,可以说是平行的。
在提出了多项5G标签技术后,中兴通讯向3GPP提交了Novel Numerology, Self contained Frame Structure,FB-OFDM waveform,LDPC coding,MUSA,NG Core Proposal等核心技术领域的数百篇提案。也就是说中兴通讯即使不依赖其他企业,已有能力构建一套完整的5G系统。
中国IMT-2020(5G)推进组组长、中国信息通信研究院院长曹淑敏呼吁,业界尽量避免5G标准碎片化。向际鹰表示了极大认同。标准碎片化对产业链、对设备商都不是好消息,中兴通讯希望能够形成一个统一的标准。最终标准的制定,是各家企业技术贡献、标准博弈的结果,企业提交标准的数量、价值、完整程度,决定了在标准制定中的分量。“企业提交5G标准提案,正是5G标准融合的一部分。”
据悉,在5G标准制定中,中兴通讯是IMT-2020核心成员,牵头负责超过30%课题的研究,并加入了40多个全球标准化组织、联盟和论坛,是ITU、3GPP、IEEE、 NGMN、日本5GMF等国际标准组织/行业联盟的成员,是5G标准制定的主要推动者之一。
当然,5G技术革命与4G演进并不矛盾。实际上中兴通讯已经将部分5G技术应用于现网。以Pre5G Massive MIMO为例,目前已经在现网规模商用,将现有4G网络频谱利用率提升3-6倍;未来可通过标准增强的优化,平滑演进为5G New Radio Massive MIMO。同时,该技术支持现有终端,这意味着现网可以先系统、后终端向5G平滑演进。今年2月,这一技术获得了全球移动大奖“最佳移动技术突破奖”和“CTO 选择奖”,得到了业界的高度认可。