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5G时代面临最大的难题——功耗

2019-04-25 11:15:00

迹象越来明显，今年注定将成为5G商用元年。

在对于全球5G商用态势进行新的评估后，GSMA曾在2月份调高了对于5G eMBB连接数的预测。

其他第三方市场调研公司则更显乐观。比如，4月初，CCS insights发布预测数据，5G用户数量将在2023年达到10亿、2025年达到27亿。

Strategy Analytics在4月中旬发布预测数据，2019年全球5G智能手机的出货量将达到500万部。

笔者分析，目前，5G手机都是高端旗舰机型，价格相比于4G手机贵不少，从4月份才开始陆续上市，到12月之末共计9个月的时间就能出货500万部，可见消费者对于5G的热情。

2019年的5G手机，5G新空口方面，绝大多数都是支持NSA（非独立组网）5G。但目前也有支持SA（独立组网）5G的5G手机。

5G NSA标准，完成于2017年12月，至今16.5个月。5G SA标准，完成于2018年6月，至今10.5个月。

看来，手机业界创下了“前无古人”的奇迹，在10.5个月-16.5个月的时间里就打造出一款基本可商用的5G手机。

由此可以想见，在这么短的时间里，解决了多少技术难题。

其中最大的难题之一就是“功耗”。

来自大唐移动的技术专家表示，与LTE相比，5G移动通信支持更大的带宽、更多的TX/RX链路、更高的数据传输速率以及更多的业务类型，这对5G终端的功耗提出了严峻的挑战。

5G时代，是更为注重实际主观体验的时代。无疑，电池寿命将严重影响5G的用户体验。

“确保5G终端的能效优于LTE终端，对5G网络顺利部署而且得到广泛应用至关重要”。大唐移动技术专家说。

这一说法，虽然寥寥几字，但却精炼地反映出大唐移动对于“5G终端节能”的重要意义的理解。

从3GPP官网文件看来，大唐移动率先向业界提出了5G终端节能研究需求，并根据自身技术积累进行详尽技术分析，给出节能增益的评估与节能信号的设计。总体而言，5G终端节能技术，通过节能信号大大降低终端监测控制信道的功耗，进一步结合时/频/天线域随业务变化自适应调整的技术，使得终端能耗明显降低。

同时，3GPP官网的会议信息看来，大唐移动作为报告人，通过在会上和会下的组织协调，成功推动了上述项目在Rel-16 SI阶段顺利结题，以及在Rel-16 WI阶段的成功立项。

这是一个“缩影”。在参与3GPP 5G标准制定的过程中，我国移动通信企业有着非常突出的表现。

这方面最有说服力的，还有另外一个例子：3月份在中国深圳召开3GPP TSG#83全会上，3GPP对3个技术规范组（TSG）领导换届中，大唐移动艾明博士成功当选CT（核心网与终端）技术规范组副主席。来自中国的企业中，还有徐晓东博士代表中国移动当选TSG RAN副主席、Georg Mayer先生代表华为公司当选SA主席这些职位均属于3GPP的TSG层面职务，标志着中国企业在国际通信标准制定领域的进一步跨越。

据悉，大唐在国际电信联盟（ITU）、3GPP、CJK、One M2M等国际标准组织担任多个领导职位，其中所担任的ITU 5G技术评估组主席是ITU 5G标准的核心岗位。

历来，一家公司要在3GPP、ITU取得如此重量级的职位，唯有凭过硬的技术实力。从3GPP历次会议的文件看来，在5G标准方面，大唐是终端节能技术首倡者和报告人、大规模波束赋形技术的联合报告人、车联网技术R14和R15的联合报告人、5G本地服务技术报告人、新型非正交多址的联合报告人，是3GPP 5G标准的核心贡献者。

从3GPP、ETSI官网统计发现，在近几年的5G标准化过程中，大唐新提交的5G标准化文稿超过5000篇，拥有5G专利超过3000项，多项专利进入5G核心规范。多家第三方独立机构评估的数据显示，已经声明的5G标准必要专利，大唐在全球排名前十。这些知识产权的积累将为我国5G产业发展和持续进步提供重要支撑与保障。

可见，大唐移动已经成为5G标准的引领者和核心专利的主要拥有者。而背后，定然源于大唐移动在5G核心技术研发方面不断取得的突破，除了上述的5G终端节能技术，至少还包括：

5G位置服务（5G_eLCS）

终端的位置信息，是行业应用、监管类业务正常开展所必需的关键信息。

由5G移动通信网络计算并提供的位置信息（即5G位置服务），其位置精度和准确度、获取时间延迟、服务的可用性等方面具有明显的优势，比如可以在室内实现精准定位。位置计算过程将充分利用终端当前无线接入环境提供的信息，如基站坐标、小区标识、定位参考信号和提升精度必须的辅助数据等。

3GPP的会议文件显示，在3GPP SA2、SA3和CT4工作组，“5G系统位置服务增强”相关项目均由大唐牵头，积极推动了基于服务化的位置服务网络架构、LMF和GMLC等相关网络功能及服务的定义、端到端流程的标准制定，实现了将位置服务作为一种网络能力开放给第三方，将5G_eLCS的拓展到更多的商业场景；与此同时，还保证了5G位置服务的安全性。

Massive MIMO

这是即将到来的早期5G商用中，一项核心的5G新空口技术，有望用于5G广域覆盖、热点覆盖、回传链路等几乎所有场景中。

大唐等国内企业在TD-SCDMA首次将智能天线波束成形技术引入移动通信系统，后续又在TD-LTE中拓展到8天线多流波束成型技术，实现了波束成型与空间复用的深度融合，在国际上领先，使得大唐在5G大规模多天线及波束成型的技术研究、标准与产业上取得了先机。

大唐首次展示的业界最大规模256元大规模天线阵列，其可在保证天线增益的同时，降低天线体积、功耗、成本，利于后续Massive MIMO的产业化、实用化。

超密集组网

“网络密集化”是5G应对移动数据业务大流量和剧增系统容量需求的重要手段之一。

从LTE-Hi到“超密集”，大唐在业界率先提出UUDN（超密集组网）架构。

UUDN基于“去蜂窝化”的思想，采用更加贴近用户的本地控制管理中心构建以用户为中心的“虚拟伴随小区”，通过高效的移动性管理，实现“网随用户动”。

同时，UUDN可智能感知用户需求和网络状态，按需选择合理的接入方式和传输方式，实现“以用户为中心”的业务传输。

另外，UUDN还引入了先进的干扰管理、灵活的无线回传、智能的网络编排、网络自优化等先进特性，以提升网络容量和区域频谱效率、降低部署和维护成本、提升用户体验。

灵活自适应的TDD双工系统

从3GPP的5G标准看来，中频段、高频段5G系统采用TDD这种双工方式。基于TDD的大规模多天线、超密集组网、车联网、毫米波通信、动态频谱共享等属于5G核心技术。

2019年2月，大唐移动持有的专利《一种时分双工系统的数据传输方法和系统》获得“第五届北京市发明专利奖”的特等奖，含金量极高。由此，其在TDD领域的深厚积累可见一斑。

业内分析人士指出，从TD-SCDMA、TD-LTE，到5G，大唐持续引领TDD帧结构设计。例如，在备受关注的5G eMBB帧结构选择上，大唐发挥在TDD系统设计上的优势，提出的2.5ms双周期配置建议，被业界接纳为后续5G试验中频段（2.6/3.5/4.9 GHz）的统一的帧结构，该方案在覆盖、容量、时延、广播波束扫描等多方面综合性能最佳，特别在上行覆盖和上行容量上具备明显优势，为推动5G产业的发展做出了贡献。