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5G標準未定，芯片從何而來？

文/丁傲西（本文為百傢號獨傢）

北京時間2017年10月17日，美國高通公司在香港舉行發佈會，宣佈推出一款支持5G的移動終端芯片組。雖然5G標準還沒有正式敲定，但是根據高通的說法，這款芯片組可以實現每秒千兆以上的傳輸速率，同時已經在5G可能部署的28GHz頻段上測試成功。正因為如此，不少分析認為，高通又一次領跑5G時代，將競爭對手甩在瞭身後。

然而根據公開的消息，目前5G標準還沒有最終敲定，眾多國傢和企業仍在一次又一次的會議中進行著博弈。即便是最樂觀的情況，也需要到2019年左右才能完全敲定5G相關標準。我們不禁要問瞭，在5G標準尚未明晰的今天，高通為何要如此急切的宣佈推出5G相關芯片組呢？

4G過後，如何提升網絡速率？

我們知道，通信技術從2G、3G發展到今天的4G，最直觀的特點是上網速率的大幅提升。從2G時代GRPS/EDGE100-200kbps的網絡速率，到4G時代動輒40-60Mbps的上網速率，網絡的更新換代帶來瞭更加豐富的移動上網體驗。根據人們對5G的定義，5G網絡的理論峰值速率將會達到10Gbps以上。換句話說，5G的上網速率將會至少是4G的10倍以上。

現在問題來瞭，如何才能提高5G網絡的速率呢？答案很簡單，一是盡力提升頻譜利用率，二是增加使用的頻譜資源。所謂的頻譜利用率，是指每Hz頻譜所能傳輸的最大網絡速率。隻要盡力提升頻譜利用率，就能通過有限的頻譜資源獲得更高的傳輸速率。從2G、3G發展到今天的4G，通信專傢們已經絞盡腦汁使用瞭包括4X4MIMO、64QAM、波束賦形在內的各種方法來提升無線信號的頻譜利用率。時至今日，無線信號的頻譜利用率已經達到瞭一個“極限”。僅僅通過提升頻譜利用率就想實現10倍甚至100倍於4G網絡的傳輸速率，顯然有點不切實際。

既然頻譜利用率的提升已經到瞭一個“瓶頸”，那麼唯一可以提升網絡速率的方法就是增加使用的頻譜資源。為瞭更好理解這個問題，不妨舉一個簡單的例子。我們知道，馬路上的車道數越多，這條馬路所能同時行駛的車輛也就越多。而所謂的頻譜資源就好比是馬路上的車道數量，頻譜資源越多，網絡所能傳輸的速率也就越高。從2G發展到今天的4G，網絡所使用的頻譜資源是不斷提升。以4G常見的FDD-LTE網絡為例，為瞭實現150Mbps的下行峰值速率，運營商需要使用20MHz的對稱頻譜。而如果要達到300Mbps的下行峰值速率，運營商則需要使用兩倍於前者頻譜資源。目前國內三大運營商所推出的4G+網絡，實際上就是將多個4G頻譜捆綁在一起，同時為消費者提供數據服務。正因為如此，4G+的網絡速率才會幾倍於原有的4G網絡（前提是沒被限速）。

高通是如何實現5G速率的呢？

明白瞭網絡速率是如何提升的，我們再來看一下高通此次推出的5G芯片組是如何實現千兆以上的傳輸速率的。根據高通公司發佈的信息，此次5G數據連接是利用數個100MHz的5G載波實現千兆級（1Gbps）的下載速率。而根據運營商之前的測試，即便是在使用4G網絡的情況下，利用多載波聚合技術（將多個20MHz頻譜資源聚合在一起使用），網絡同樣可以實現1Gbps以上的峰值傳輸速率。在最好的情況下，運營商僅需聚合五個載波就可以實現1Gbps以上的峰值速率。而高通所說的5G千兆速率，本質上還是通過使用更多的頻譜資源來實現的。即便是使用4G網絡，在頻譜資源足夠的情況下，運營商同樣可以實現超高的傳輸速率。僅看傳輸速率，高通並沒有突出5G的優勢。

美國商標登記為瞭實現1Gbps以上的峰值速率，5G至少需要100MHz以上的頻譜資源。在2G、3G、4G網絡已經占據瞭大量的頻譜資源的情況下，留給5G的低頻資源極為有限。為瞭解決這一問題，高通另辟蹊徑選擇瞭目前使用較少的28GHz頻段。由於頻譜越高信號衰減越大的特性，28GHz頻段僅能用於小范圍的網絡覆蓋（想想5GHz WiFi信號隔一堵墻就收不到的情況）。選擇在這一頻段進行測試，雖然對於網絡速率和時延有著一定的幫助，但是卻很難用於城市大環境的網絡覆蓋。為瞭在5G時代實現無處不在的網絡覆蓋，高通還有很長的路要走。

美國商標登記推薦總結：

根據目前的規劃，5G將於2020年走入人們的生活。和4G特別是4G+相比，5G的網絡速率可能並不會有人們想象中的快。通過聚合多個4G載波的方式，運營商的4G網絡已經可以實現1Gbps以上的網絡速率，和5G相比也毫不遜色。而5G低頻資源的不足，也在一定程度上制約瞭5G的發展。

目前全球多個國傢都在不同的頻段上測試5G網絡，其中中國和許多國傢所主推的3.5GHz和4.9GHz頻譜資源被認為是最有可能用於城市覆蓋的5G頻段。隨著科研人員的不斷努力，更多的5G芯片廠商也將投入這場戰役，我們不妨拭目以待。

編 輯：王洪美國商標申請推薦艷

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