5G时代开始应用大规模载波聚合技术

在2017年即将结束之际，3GPP终于制定了5G首个标准——非独立建网5G新空口标准。相比之前移动通讯技术，5G连接速度轻松突破Gpbs大关，连接设备数量以10倍增加，实现这些突破关键点是5G充分利用了频谱资源，也就是无线电资源，那具体是如何实现的？

通吃全频段频谱资源就像飞机航道一样，看不见，但事实上存在，而且单位空间下频谱资源、航道是有限的。5G要实现高速连接，必须尽可能利用现在所有授权/非授权频谱资源，即使1GHz以下低频频带也不例外，北美的600MHz频段，西欧多国如法国、意大利、英国、德国的700MHz频段将会投入到5G运营当中。

不过1GHz以下频段资源非常有限，在大范围里5G通讯仍是由中频频带承担。比如说欧洲监管机构将5G重点运营频带放在3.4GHz至3.8GHz之间，在这个频带范围内能够轻易提供100MHz的连续频谱，而且运营商能充分利用现有的基站资源，加快5G部署速度。在MWC2018上，高通模拟了德国法兰克福的5G新空口非独立网络实际性能，该5G网络运行3.5GHz频段上，下行速度达到了490Mbps，4G用户均值才只有56Mbps，实现了近900%的增益，连接设备数量是以往的5倍。

为了冲刺高速，5G还将使用“全新”的毫米波，同是在MWC2018展台上，高通模拟了美国旧金山毫米波5G新空口网络实际性能，网络运行在28GHz频段上，实际下行速度从4G 用户均值的71Mbps达到了1.4Gbps，实现近2000%的增益。

技术实现即使只考虑授权频段，5G使用频段已从600MHz横跨到48.2GHz，那5G是怎样连接如此宽广的无线电以及保证连接可靠性的呢？其实我们从首款商用发布的5G Modem高通骁龙X50调制解调器上可见一斑，它能够支持在6 GHz以下和多频段毫米波频谱运行，旨在为所有主要频谱类型和频段提供一个统一的5G设计，同时应对广泛的使用场景和部署场景。应用了大规模载波聚合、可扩展OFDM复频参数配置、LAA多项技术。

载波聚合技术能通过多个连续或者非连续的分量载波聚合获取更大的传输带宽，从而获取更高的峰值速率和吞吐量，比如说同时使用700MHz、3.4GHz两个频段上的频谱资源。在4G时代里，载波聚合已经允许TDDLTE、FDD LTE两种制式混合使用。

在进入5G时代后对载波数量进一步增加，开始应用大规模载波聚合技术，如骁龙X50调制解调器支持多达8个100MHz毫米波聚合使用。为了实现同时接入如此多载波以及终端设备，大规模MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）技术也应用起来，大规模MIMO能够利用基站端的2D天线阵列完成3D波束成型，进而利用中频段带谱中3GHz至5GHz频段，并连接更多设备。

在4G通讯中已经应用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术，然而在LTE所支持20 MHz载波中，子载波之间的间隔几乎是固定的15 kHz，非常不灵活。到了3GPP制定5G NR Rel-15规范中将利用可扩展OFDM参数配置，实现子载波间隔能随信道宽度以2的n次方扩展。简而言之，该技术让5G网络能运行在更大信道宽度之上，又不会提高系统的复杂程度，充分利用有限的无线电资源。

此外，在4.5G时代开始应用LAA（Licensed Assisted Access，授权频谱辅助接）技术仍在5G应用中继续发挥“挪用”非授权频道的作用。它采用LBT（Listen Before Talk，先侦听后传输）机制，连接时会先对非授权频道（如Wi-Fi）进行侦听，确认无其它设备占用时才会连接，连接更为可靠、稳定，增强版的eLAA进一步增强了载波聚合与连接能力。

目前骁龙X50 5G modem已经广泛应用于运营商的5G网络测试，并帮助手机厂商开发进行5G手机的打造。在年初的高通中国技术与合作峰会中，高通与vivo、OPPO、小米、闻泰科技等领先的中国厂商宣布了5G领航计划，共同合作更好地支持中国智能手机产业，并预计最早于2019年推出符合5G新空口标准的商用终端，加速商用顶级5G终端预计最早在2019年的推出。

结语为了实现前所未有的高速连接，5G将是一个频谱资源大整合的时代，如果你看见运营商不停在清退2G网络、手机领域新的应用捷报频传，那意味着5G离我们越来越近。而高通等通信企业在硬件进行的升级和支持也正为5G商用做好充足的准备。
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