高通徐晧:5G毫米波为冰雪运动带来新体验

作者:程琳琳 责任编辑:程琳琳 2021.09.02 11:44 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)自2019年实现5G商用至今,短短两年时间内中国交出了非常亮眼的5G“成绩单”,截至今年6月,中国已部署接近100万个5G基站。与此同时,全球移动数据流量也在迅猛增长,从2019年到2026年全球移动数据流量预计会增长6倍以上,2026年全球月度移动数据流量将达到2260亿GB,预计5G网络将承载的移动数据流量将比目前4G/3G/2G多两倍以上。那么,什么样的技术才能支持如此大的流量?

9月1日,2021世界5G大会“5G与智慧冬奥论坛”上,高通公司中国区研发负责人徐晧出席论坛并发表了题为“5G毫米波让冰雪运动更精彩”的演讲,介绍了5G毫米波的技术优势,以及毫米波在高密度环境中特别是体育赛事场景下的应用潜能。徐晧博士还在会前接受了通信世界全媒体记者的专访,分享了高通在毫米波领域的研究和实践经验。

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毫米波应用场景广泛

展望全世界5G毫米波商用前景,美国、欧洲、韩国、日本等国家和地区已率先实现毫米波商用。中国目前主要使用的是5G中低频段,但同时也在推动5G毫米波技术发展,目前信通院主导开展了一系列毫米波测试工作。

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毫米波和Sub-6GHz频段都是5G的重要技术。在中国,毫米波的应用具有独特优势,中国人口密度比较大,机场、地铁站或者体育场馆等人员密集的场所都是毫米波非常合适的应用场景。5G毫米波部署可以面向室外和室内的热点覆盖,例如音乐厅或者商场,也可以成为毫米波的绝佳应用场景。因此2022年北京冬奥会乃至以后的各类体育赛事的场景,都可以受益于毫米波的热点覆盖能力以及应用。

毫米波在美国和其他国家商用以后,使当地用户获得了前所未有的应用体验。通过比较5G毫米波与Sub-6GHz频段在美国芝加哥、洛杉矶和纽约以及英国大城市的应用情况,特别是支持虚拟现实(VR)、扩展现实(XR),以及高清视频的应用,可以看到,毫米波速率可以达到现在Sub-6GHz频段速率的 6-8倍左右。这意味着借助毫米波可以享受更高清晰度的视频, 更快的下载和上传速率,使更多的人、更多的摄像机可以同时传输视频,获得比Sub-6GHz频段更好的体验。在开展5G毫米波性能外场测试时,在美国进行的一项商用网络测试中发现,5G毫米波可以实现下行1.8Gbps、上行96Mbps的吞吐量。

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毫米波在体育领域也可以得到广泛应用。橄榄球是美国最流行的体育运动之一,高通支持美国运营商在美国的大型体育馆进行了毫米波商用测试。在能够容纳十万人的体育馆里,很多观众都在同时进行视频上传或下载,这需要非常高的系统流量和峰值速率来支持。在这类应用场景下,毫米波有非常显著的优势。在部署了毫米波技术的体育场,5G毫米波在多个扇区的下行链路吞吐量能够达到4G的18倍、19倍甚至是20倍。在毫米波基站的位置选择上高通也非常高兴有机会分享我们积累的商业部署经验,比如什么情况下毫米波天线要布置在场馆的扬声杆上,什么情况下要布置在照明设备上。在开阔的环境下,可以利用毫米波的传播特性进行更好的系统优化。

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当需要满足低速率应用和低系统容量需求时,Sub-6GHz频段就已经足够了,而且中低频率还有好的传播优势。但如果处于人群密集的体育场馆和地铁站时,Sub-6GHz频段的带宽限制了峰值速率以及每个小区可以支持的总流量。 此时毫米波就能发挥出它极佳的优势。毫米波是解决密集场馆信号覆盖的最有效的解决方案,可以同时支持大量用户的高速应用,为智能手机,VR(虚拟现实)、XR(扩展现实)提供支持。在赛事转播时,通过360度摄像头和5G毫米波回传,观众能通过VR、XR眼镜从运动员视角实时观看告诉运动的景象,从而拥有酣畅淋漓的沉浸式观赛体验。

关于毫米波如何应用在工业领域,徐晧表示,5G毫米波在工业领域有非常多的应用场景。尤其是需要大带宽或低时延的场景,比如在远程操控机械臂时,任何一个动作指令都需要得到最快的反馈来执行,这时就需要毫米波技术的应用。通过高清摄像头和人工智能实现的工业质检也可以由毫米波技术提供摄像头与边缘云之间的高速连接。此外,毫米波还能提供更高精度的定位,现阶段标准的目标是3米至10米的定位精度, 通过优化我们可以能达到一米左右的定位精度,在下一个的标准中致力于做到厘米级的定位,这将发挥毫米波的大带宽优势。

毫米波技术瓶颈已经取得突破

目前5G频谱分为Sub-6GHz频段和毫米波频段,这两个频段最大的区别在于低频段有很好的覆盖,传输性能会比较好,但低频段频谱资源非常有限,目前中国运营商分到的频谱带宽大多在100MHz,最多200MHz。而5G毫米波可以达到800MHz,相对于100MHz带宽来说,在频谱上毫米波能实现比现在的5G传输速率提升8倍以上。

毫米波是5G的最大技术突破之一。传统认为毫米波有很多移动化挑战,如覆盖范围有限且成本高昂、仅支持视距传输、仅可用于固定用例、RFIC技术不成熟等,因此产业推广具有一定的难度。而通过最近二十几年的持续研发和创新,传统认为的这些毫米波技术瓶颈,都通过业界共同的努力,得到了非常好的解决,“比如覆盖有限且成本昂贵这一挑战,可以通过使用大规模天线和波束追踪以及波束成型技术来解决,而且对于热点覆盖来说,最大的瓶颈是带宽和系统容量,部署毫米波比sub-6GHz 更经济有效。3GPP国际标准中也有一系列解决方案来支持视距和非视距传输、支持稳健的移动性。成熟的毫米波RFIC和天线技术也已在智能手机中实现商用。5G的毫米波技术和sub-6GHz技术都在世界不同国家和地区大规模商用。”徐晧讲道。

与产业企业携手推动毫米波技术与标准发展

回顾毫米波的发展历程,高通早在1990年就开始了毫米波的研究,从1990年到2020年进行了大量的工作——从研发、测试,到原型机,再到和合作伙伴一起做大量的测试与研究。

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为了展示毫米波的应用,在今年年初的2021上海世界移动通信大会(MWC)上,高通与39家业界领先企业一起进行了5G毫米波的应用和终端的展示,也携手中国的合作伙伴进行了毫米波测试和验证,高通携手中兴成功完成了中国首个基于智能手机的5G毫米波互操作性测试,还联合中兴通讯展示了中国5G毫米波部署所要求的重要特性。基于26GHz毫米波频段的200MHz载波信道以及3.5GHz频段的100MHz带宽,双方合力实现了超过2.43Gbps的单用户下行峰值速率。

在IMT-2020(5G)推进组的组织和指导下,高通与中兴通讯等中国合作伙伴一起完成了全球首个基于大上行帧结构的5G毫米波8K视频回传业务演示。整个流程包括摄像头的采集,通过调制解调器上传至中心毫米波网络,到接收端接收8K视频。高通还展出了非常灵活的上下帧结构变化,如果优化上传信号,可以选择上行帧结构为主的传输,如果优化下行流量,可以选择下行帧结构为主的传输。

5G的毫米波标准还在持续演进,已完成的5G第二个版本R16项目有集成接入及回传(IAB)、增强型波束管理、节电特性、双连接优化、定位等。在R17以及未来版本项目中,高通还将推动优化IAB支持分布式部署、优化的网络覆盖和波束管理、拓展频谱支持、eMBB之外的全新用例、定位增强等。

“毫米波的技术和应用场景正在不断扩展,从2G、3G、4G,到5G的发展过程中,从低频到高频是一个自然发展过程,5G首次引入了毫米波,实现了频谱拓展技术上的巨大突破。未来,当需要更高的流量和速率时,我们会考虑更高频率比如太赫兹和光通信,这些会是6G技术的考虑范围。通过不断的技术迭代和创新,高通将和其他合作伙伴一起给大家带来更多更好的应用和更优质的体验。”徐晧总结道。


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