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众芯片商投身5G研发 抢夺下一代移动通讯先机

时间:2016-02-17 14:36:27

 5G前景佳,芯片商瞄准此波商机,已分别针对LTE演进技术、5G新技术/新频段投入开发,希望能夺得下一代移动通讯先机,并于穿戴式装置、工业自动化等新兴物联网应用中占得一席之地。

移动通讯技术约每十年出现一次跳跃式的大幅度进展,而每一阶段都改变了全球移动通讯的脉动;对于新一代5G通讯技术,目前业界一致将目标订于2020年实现商业系统部署。

2015 年,5G技术的全球发展正式进入研发、全面标准化的关键时期,国际电信联盟(International Telecommunication Union ITU)已完成第五代移动通讯愿景规画,包含命名、整体目标及时程等内容,并于2015年启动5G标准化前的相关研究。

针对5G能否为世界带来变革性的创新发展,美国高通公司(Qualcomm Incorporated)工程副总裁Durga Malladi表示,高通自2006年起开始对5G技术进行前瞻性研发,并与业界合作推动5G标准化作业及参与重要的5G演示和测试。

Malladi补充,高通对5G的展望不仅止于提供更快的流量速率,更期望打造功能强大的统一平台,以连结新的产业及设备,进而催生创新的服务及用户体验;这是一种具有规模弹性及适应性控制的新型态网络,支持多元广泛的应用和需求。

比起前几代网络,5G将发挥更大、更关键的功用,即是创建万物连接架构。

具低延迟特性 5G引领工业进化

长期以来,科技业不断提出对产业未来动向的预测。关于5G发展趋势,由于未来5G用户将更加广泛,以用户数为预测基准,或许已无法符合时宜,包括家庭、汽车、机器人、无人机、机床、畜牧生产线、农业、高速铁路和城市等,几乎日常生活中的一切都将联网化。更有专家表示,2030年移动网络将实现各产业智慧化,并取代传统的机械及机电整合产品。

产业分析公司的数据亦显示,2020年搭载网络的终端装置数量将达到两百五十亿至五百亿部,而5G将有可能颠覆一般民众对工业既有的看法,未来的工业或制造业将以移动互联网、感测器、软体、机动性及云端计算为主要驱动力。

回顾万物联网或物联网概念的发展历程,较普遍的看法是美国国家科学基金会(National Science Foundation NSF)于2006年提出的资讯物理系统Cyber-PhysicalSystems)是较早期的物联网概念之一,后来成为美国国家科学基金会核心研究主题,并提出该系统需要全新架构支撑的论述。

高通工程副总裁Durga Malladi指出,5G将引领科技业创立新的物联网架构,从人与人之间的通讯拓展至几乎随时随地都能连接万物、从最大值的数据服务拓展至稳定控制的新型服务、从终端即端点概念发展到全新的智慧连接和互动模式,并从各种不同网络共存发展到进入、频谱类型和服务的融合。

Malladi表示,未来5G网络将会为运算、储存、网络资源及连接提供一体化的分散式平台,主要优势为提供更短、甚至是毫秒级的延迟时间,以及更低的成本与更高的能效,自动驾驶汽车、远程医疗等应用都将受益。

此外,5G技术不仅能够提供丰富的移动体验,如超高画质视讯会议和虚拟实境直播,还能推动车联网、智慧城市、智慧家庭及穿戴设备的发展和普及化。

整体来说,以4G长程演进计划(LTE)所启动的变化为基础,5G将满足日益增加的连接需求,该技术将连接全新产业及终端装置,支持创新的服务及用户体验,并藉由高效能低成本的通讯优化,实现随时随地连接万物。

波束成形/波束追踪 有助改善高频讯号衰减

5G技术引领未来万物连接是无庸置疑的趋势,但需要哪些技术突破,才能满足5G愿景中多元化的应用模式呢?

举例来说,日前高通宣布与业界合作开发多项创新技术,以推动功能更多的统一5G平台建立。高通最新技术涵盖以下内容:设计基于优化正交分频多工(OFDM波形统一空中介面,以及具有灵活框架的多重存取,可从低频频段扩展至毫米波(mmWave)、从都会型基地台(Metrocell)部署扩展至本地热点,并从开发之初便支援授权、非授权和共享授权频段。

高通5G多连接技术可支持跨5G4G LTEWi-Fi技术的同步连接和聚合,其多重存取的5G核心网络能确保移动通讯业者在未来可受益于前期资源投资(图1);该公司重新定义一个网络架构,使5G网络业者与OTTOver-the-Top)服务供应商能快速地打造客制化服务,满足多元的5G应用,完成从低成本热点到广域移动分布拓展。

此外,高通也成功展示5G毫米波设计。毫米波频段(如28GHz)不但具能支持每秒数千兆位元率数据传输速率的频宽,还提供利用极密的空间复用度以增加容量的机会。毫米波频率目前已被陆续应用,如通过在60GHz频谱运行的802.11ad Wi-Fi进行室内高解析度影像传输;然而,以往因传输损耗较高,且易受建筑物、人、植物,甚至是雨滴的阻碍影响,这些较高频率范围对室内/外移动频宽应用而言,仍然不够稳定强大。

覆盖率不足、缺乏移动性支援(尤其是视距外)等问题,是毫米波在移动宽频应用上的阻碍。

移动通讯芯片商为了解决上述问题,也纷纷投入研发。譬如高通工程师们于2015年底于美国圣地牙哥总部,展示以28GHz频段运行的分时多工(TDD)同步系统,现场演示智慧波束成形和波束追踪技术。

透过此技术,即便设备被移动、射频讯号通道条件发生变化,也能得到相对稳定的讯噪比(SNR)。演示图形用户介面(GUI)清楚展示系统随着环境改变在波束类型(上传和下载)之间的切换。在其他测试中,系统测量的视距(LOS)覆盖约为350公尺,而在纽约都会区进行户外密集的城市模拟测试,所得到的结果是150公尺的非视距(NLOS)覆盖,此展示有助毫米波移动化的研发。

同步研发LTE演进技术 以加速实现5G

除了投入高频频段研发之外,现阶段移动通讯芯片业者也同时发展4G LTE、先进长程演进计划(LTE-A)和Wi-Fi等技术,将加强开拓载波聚合(CA)、非授权频段的LTE(包括LTE-ULAA MuLTEfire)、LTE/Wi-Fi链路聚合、LTE D2D/V2X、窄频物联网(NB-IoT)及Wi-Fi 802.11ac/ad/ax等最新技术,扩展其性能以满足5G愿景中所提及的应用模式。

目前芯片商也积极开发物联网领域。比方像高通已推出LTE调制解调器--MDM9207-1/MDM9206,为物联网内日益增多的终端及系统提供可靠、优化的蜂巢连接,藉以加速智慧仪表、安全保障、资产追踪、穿戴式设备、销售网点、工业自动化及窄频物联网等应用。



    
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