5G目前是業(yè)界最引人注目的新技術(shù)，也是業(yè)界關(guān)注的中心。無線通信領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程和管理機(jī)構(gòu)不斷發(fā)展，以及新提出的毫米波(mmWave)頻率和正在開發(fā)的技術(shù)渠道的理解將使5G成為現(xiàn)實(shí)。
5G頻率：毫米波和6Ghz的結(jié)合

涉及到5G領(lǐng)域，目前還有很多東西可以定義，但有一點(diǎn)是肯定的：6Ghz以下的頻譜仍然非常重要，使用毫米波(mmWave)頻率來補(bǔ)充6 Ghz以下的技術(shù)。圖1顯示了從增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)應(yīng)用的高可靠、高帶寬通信到期望看到的低帶寬、機(jī)器到機(jī)器(machine-to-machine，M2M)類型通信的5G的廣泛需求。

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一個(gè)頻譜帶很難滿足這些需求，但是組合6 Ghz和毫米波兩個(gè)頻段就可以滿足需求。Sub-6 GHz頻譜為窄帶應(yīng)用提供了更好的傳播和向后兼容性，而毫米波頻率的連續(xù)帶寬使得能夠支持5G關(guān)鍵的eMBB應(yīng)用。

5G的時(shí)間節(jié)點(diǎn)

如圖2所示，國(guó)際電聯(lián)(ITU)已經(jīng)確定了兩個(gè)階段的研究：次40 Ghz的階段1和次100 Ghz的階段2。***階段將于2018年6月結(jié)束，以與3GPP的LTE Release 15相對(duì)應(yīng)。第二階段將于2019年12月結(jié)束，以對(duì)應(yīng)3GPP的LTE Release 16相對(duì)應(yīng)，圖2顯示了截止2016年秋季的ITU和3GPP時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

國(guó)際電聯(lián)提出的日期和將要使用的頻率是確定的，在2017年3月3GPP RAN全體會(huì)議上，發(fā)布了5G空口(NR)發(fā)布的加速時(shí)間表，如圖3所示。

NTT DOCOMO在***一次RAN4會(huì)議上給出了關(guān)于使用頻段的建議，表1總結(jié)了頻率的范圍和相應(yīng)的電信運(yùn)營(yíng)商。

28 GHz以及Verizon的5G研究

在過去一年中，28 Ghz的工作主導(dǎo)了40 Ghz以下的研究，但并不是唯一考慮的頻率，F(xiàn)CC和Verizon開始在28 Ghz上進(jìn)行研究工作。為了分配額外的毫米波頻帶以進(jìn)行靈活使用和未來的規(guī)劃制定，F(xiàn)CC于2016年7月批準(zhǔn)了Spectrum Frontiers Proposal。28 Ghz頻段是美國(guó)使用最廣泛的三個(gè)頻段之一，圖4給出了該頻段的效果圖。根據(jù)RAN4會(huì)議的討論結(jié)果，歐洲運(yùn)營(yíng)商Orange、英國(guó)電信和意大利電信在內(nèi)的全球運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在24-28 Ghz頻段取得了統(tǒng)一。要知道28 Ghz頻段并不適合歐洲，但是該頻段中的低頻率比較有潛力，正如預(yù)期的一樣，歐洲運(yùn)營(yíng)商正在請(qǐng)求32 Ghz的頻譜。

Verizon去年收購(gòu)了XO Communications之后獲得了28 Ghz頻段的許可，并且一直在呼吁使用此頻段進(jìn)行5G部署。盡管目前業(yè)界沒有標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)來推進(jìn)該測(cè)試，但Verizon目前部署的硬件旨在運(yùn)行任何標(biāo)準(zhǔn)的功能，最終將通過軟件更新發(fā)布。美國(guó)航空公司也同意使用28 Ghz頻段，而AT&T和T-Mobile都表示將進(jìn)行更多關(guān)于28 Ghz的研究，并與設(shè)備商合作進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2015年，Verizon與思科，愛立信，英特爾，LG，諾基亞，高通和三星建立了5G技術(shù)論壇(5GTF)。該論壇的主要目標(biāo)是開發(fā)使用毫米波頻譜的光纖到戶的無線方案，5GTF大部分的標(biāo)準(zhǔn)來自LTE的標(biāo)準(zhǔn)，但增加了3GPP研究并提出的5G概念。

5GTF將子載波間隔擴(kuò)展了5倍，并將子幀間隔縮小了一定的比例，以保持與LTE的時(shí)序一致性。5GTF還增強(qiáng)了控制信號(hào)，擴(kuò)展了物理層，包括數(shù)字波束成形和預(yù)編碼。

舊金山的IEEE無線通信和網(wǎng)絡(luò)會(huì)議(WCNC)上，NI展示了5GTF的實(shí)時(shí)工作模式，雖然它并不是該規(guī)范的***個(gè)原型，但值得注意的是這是***公開展示5G技術(shù)。

Verizon正在著手推動(dòng)毫米波的預(yù)標(biāo)準(zhǔn)化，V5G將面臨的問題是它是否符合3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)，因此在定義標(biāo)準(zhǔn)之前部署毫米波將存在風(fēng)險(xiǎn)。如果Verizon的毫米波部署取得成果，Verizon將在5G的競(jìng)賽中取得重大進(jìn)展。如果不符合3GPP的標(biāo)準(zhǔn)，則數(shù)年的精力都付之東流。

5G空口(NR)

NR旨在涵蓋所有應(yīng)用和所有頻段，包括國(guó)際電聯(lián)提出的5G的三個(gè)主要應(yīng)用性能指標(biāo)：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)、超可靠低延遲通信(URLLC)和海量機(jī)器類通信(MMTC)。這意味著物理層需要足夠靈活以提高吞吐量，同時(shí)使得數(shù)百倍的設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)窄帶IoT(NB-IoT)。NR的提出要比V5G復(fù)雜的多，兩者之間在波束管理方面是相似的，但是NR涵蓋了慢波束和快波束的管理。NR還將盡可能利用LTE，使它能夠使用不同的副載波速率。

盡管NR仍然飽受爭(zhēng)議，業(yè)界仍然希望盡早確定NR的標(biāo)準(zhǔn)。28 Ghz的有限的試驗(yàn)更側(cè)重于通道探測(cè)，而不是證明NR規(guī)范的可行性。NI開發(fā)了可以運(yùn)行多用戶MIMO鏈路的新NR原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用LabVIEW中編寫的NI毫米波收發(fā)器系統(tǒng)(MTS)和靈活的物理層IP。

截止2018年的5G競(jìng)賽

到2018年初，我們對(duì)5G的認(rèn)知將會(huì)非常明確。根據(jù)2017年3月3GPP RAN全體會(huì)議上提出的時(shí)間表，NR的物理層和MAC層將在2017年底確定。但頻率的選擇沒有明確的期限，但運(yùn)營(yíng)商們正在推動(dòng)2017年實(shí)施28 Ghz硬件部署。預(yù)計(jì)2018年第二季度，韓國(guó)將展示其5G技術(shù)，完整的5G標(biāo)準(zhǔn)誕生仍需不斷發(fā)展。5G的定義階段競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)結(jié)束，而設(shè)計(jì)和部署5G技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)才剛剛開始。