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5G终端探讨,为何首先瞄准NSA发力

时间:2019-12-28 03:05来源:技术资讯
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如图1所示,在两个频谱发送信号,恰好落入接收通道频谱范围内,形成交调干扰。交调阶数越高交调组合方式越多,阶数越高,表示交调产物的干扰功率越低,干扰问题越小。对于移动通信系统,通常主要考虑二阶、三阶和四阶交调。按照国内频谱分配情况1.8GHz和3.5GHz上行同时发射时可能会产生二阶或四阶交调干扰影响3.5GHz的下行。

巴龙5000是业界标杆的5G多模终端芯片,在全球率先同步支持SA和NSA组网方式,加速推进5G产业的发展与成熟。巴龙5000单芯片支持2G/3G/4G/5G网络制式,率先实现业界标杆5G峰值下载速率,在Sub-6GHz频段最快达到4.6Gbps,是业界平均水平的2倍;在毫米波频段最快达到6.5Gbps,如果叠加LTE双连接的话则最快达到7.5Gbps,是4G LTE可体验速率的10倍,带给用户疾速的5G网络体验,为更多基于5G网络的应用落地提供卓越联接能力。Balong 5000全球率先支持Sub6G 100MHz*新豪天地登录网址,2CC带宽,满足运营商多种组网需求,最大化利用运营商的频谱资源;业内首次支持NR TDD和FDD全频谱,助力运营商有效利用频段资源,为终端用户带来更加稳定的移动联接体验。

在终端侧,高通与多家中国手机厂商在今年年初共同宣布了5G领航计划。OPPO、vivo、小米、中兴、一加等厂商,也都在积极准备基于高通骁龙855、高通骁龙X50 5G移动平台的5G手机,将在2019年陆续投入市场。

2.6G如在5G商用,最为重要的作用是将进一步发挥5G中频的全球示范效应,并最终降低5G网络部署的成本和时间。

EPS Fallback至VoLTE和VoNR基础版本3GPP标准化将在R15完成。目前工信部第三阶段测试同时要求了2种5G语音承载方式,预计第一批Sub 6GHz 5G智能手机会同时支持EPS Fallback和VoNR。

2019年3月4日,华为公司与安立公司宣布与在5G一致性测试上的合作联调取得重要进展。华为5G终端芯片Balong 5000使用安立公司一致性测试系统在业内率先完成了NSA模式和SA模式下一致性测试用例的调试。这标志着SA模式的整体进度大大加快,进一步缩小了与NSA模式的差距;对SA模式缩短开发周期、尽快实现试商用有重要意义。

据了解,5G数据连接在中国移动南方基地的实验网中进行,采用了完整的端到端预商用系统设备,包含中兴提供的5G预商用AAU,以及高通提供的大小和智能手机相仿的原型测试终端。这一测试终端搭载了高通的5G基带以及集成射频收发器、射频前端和天线单元的5G天线模组。

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5G终端的通信模块主要由基带、通信收发信机、射频前端和天线等组成。基带芯片负责物理层算法、高层协议的处理和多模互操作的实现;通信收发信机负责射频信号和基带信号之间的相互转换;射频前端是射频收发器和天线之间的一系列组件,主要包括功率放大器(PA)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)和低噪声放大器(LNA)等,直接影响着终端的信号收发。

5G NR射频一致性测试系统ME7873NR 是执行3GPP TS38.521/TS38.533定义的5G NR射频/RRM测试的自动化系统。它支持5G NR独立组网和非独立组网模式,与安立的5G OTA暗室配合覆盖所有5G频段,包括Sub-6 GHz和毫米波频段。灵活的系统配置可以很容易地根据测量条件来定制,也可以支持针对LTE、LTE-A,LTE-A Pro和WCDMA移动终端进行射频和运营商验收测试的ME7873LA 系统升级,帮助客户配置一个经济的射频测试系统以匹配他们所有的需求。

高通和中兴通讯宣布,基于3GPP标准组织的5G新空口 Release 15规范,双方已于12月1日成功完成了全球首个采用SA独立组网模式的5G数据连接,并已经在12月6-8日的中国移动全球合作伙伴大会上进行了演示。

今年9月,是5G第三阶段试验非常重要的时间节点。所有厂商将完成非独立组网试验,以及独立组网的室内测试,预计部分企业在9月将完成整个独立组网的测试工作。

国内需尽早明确网络和终端5G终端技术要求,同时建议三家运营商保持相对一致的5G终端技术要求,推进整个5G终端产业链更快的满足国内Sub 6GHz的5G部署。

安立公司的ME7873NR在GCF已经注册为TP250平台号的5G NR射频/RRM测试平台,并在2019年1月的CAG会议上获得了全球首批5G NR Sub-6GHz NSA一致性测试的GCF认可。在未来赢得独立组网与毫米波频段认证将在预计将从2019年开始增长的5G移动服务和终端的早期商业发布中发挥关键作用。

除了利用“真5G”的SA模式,高通与中兴这次完成的5G数据连接还利用了2.6GHz频段,这是此前官宣的5G试验频段之一。就在本周,工信部刚刚向国内三大运营商发放了5G系统中低频段试验频率的使用许可,其中中国移动获得了2.6GHz和4.9GHz两个频段。本次数据连接正是利用了中国移动的2.6GHz 5G试验频段。

手机依然是终端形态规模最大的产业,中国一年销售5亿部手机,整个产业规模的带动依然需要手机,PC和平板也是5G终端非常重要的品类,此外,在5G消费级市场,由于高带宽和低时延的应用,AR和VR也将有一定的市场空间。

国内运营商需尽早明确5G网络和终端需求

早在去年年初,高通就宣布联合中兴和中国移动,合作在中国开展5G试验;到去年年底,三家宣布成功完成全球首个基于3GPP标准的端到端5G新空口系统互通。此外,高通还在今年先后与华为和大唐完成了基于3GPP的5G互操作测试。

如果以2020年全球5G商用时间节点倒推,留给5G终端产业链的时间并不多,商用终端首先支持NSA才是最为现实的举措。

5G终端自干扰问题

5G时代的大幕已经徐徐拉开,从标准组织到通信厂商,从电信运营商到终端设备厂商,无不在加速前进,2019年我们就能见到5G网络和设备的试商用,2020年则会进入全民5G时代。

今年年中在MWCS上,国内三家运营商纷纷公布5G路标,以(或优选)独立组网为目标架构规划5G网络部署,背后的用意不言而喻。

5G终端语音解决方案

与前代蜂窝技术相比,5G新空口设计可支持更多频段,包括低频、中频、高频乃至毫米波频段,从而提供广泛的高性能移动连接。目前,包括中国在内的全球多个国家和地区都已基于6GHz以下和/或毫米波频段展开5G部署。

业内人士此前预估,毫米波在5G手机上的实现,初期成本将在支持Sub 6GHz的基础上升10美金左右,未来规模商用将致使成本下降至2美金左右。

Sub 6GHz 5G商用终端预计会同时支持NSA和SA

作为全球最大的移动通信市场,中国一直是高通的重点合作与推进对象,而在5G发展过程中,高通也与中国运营商、通信厂商、设备供应商展开了一系列合作,大大加快了5G商用进程。

崔献认为,第一代5G方案可供选择的射频前端不会太多,但随着频段划分的明确,各家运营商NSA、SA技术路线的确定,相关厂商会逐步跟进,竞争也会越来越加剧,有助于射频器件的成本降下来。

5G终端通信能力受限因素

出于方便升级过渡方面的考虑,5G分为NSA非独立组网、SA独立组网两种方案,其中前者在现有4G平台的基础上融入5G,可以快速投入商用,而后者是纯粹的5G系统,能真正释放5G的巨大潜力,当然也是各行各业努力的目标。

近期,我国将会完成多家运营商的5G频率划分,而这一举措将实质影响和明确各家运营商的5G商用路径。

图 1 终端交调干扰示意

最值得关注的是,这一次,高通和中兴通讯利用了全新的5G核心网,而不再依赖4G核心基础设施,实现了“真5G”。

vivo针对在频率相同的前提下,通过合并不同制式的射频通路及射频器件,达到减少射频通路,从而减少射频器件总数。同时,vivo还推出了5G收发模组方案和DRX分集接收模组方案,降低多模多频的变化给5G手机带来的成本、PCB的占用面积的挑战,给更多的CA组合留下设计灵活度,以最大限度地提升5G手机的下行速率。

NSA相比SA可同时叠加NR和LTE的峰值速率,理论上NR 100MHz的带宽下,NSA可实现3Gbps的下行峰值速率。由于高通、海思、Intel等芯片厂家支持28GHz至少400MHz的带宽,因此在基带处理上完全可以满足sub 6G的速率需求,基带上不是受限因素。华为MWC上宣称首款5G芯片海思Balong 5G01理论上可实现最高2.3Gbps的下载速率,考虑到5G芯片会首先满足NR下行2Gbps的峰值速率,因此NSA场景下transceiver对LTE峰值速率进行了限制,主要可以通过限制从射频前端进入transceiver的通道数量或者限制LTE的带宽来实现。

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如图2所示,在f1上发送信号经过放大后,由于存在非线性,出现了2f1,3f1等信号分量恰好落入终端接收通道频谱范围造成n次谐波干扰。谐波阶数越高,表示谐波产物的功率越低,自干扰问题越小。按照国内频谱分配情况1.8GHz上行发射产生的二次谐波将会影响3.5GHz的下行接收。

同时,面向行业终端的发展,在2018年上海GTI峰会上,中国移动联合产业链发布了5G通用模组计划,促进5G与各行业的深度融合,通过标准、产品、应用等方面同步推进5G模组的成熟。

图 2 终端谐波干扰示意

从GSM时代“一模四频”,到LTE时代“六模29频”,近千种CA组合,以及MIMO提升终端传输速率和体验,射频在终端中的价值地位正在大幅提升。

3GPP NSA标准ASN.1已于2018年3月冻结,预计SA标准ASN.1将于2018年9月冻结。目前三星发布了基于固定宽带接入应用的毫米波5G终端解决方案;华为在2018年MWC上发布了支持Sub 6GHz和毫米波的5G CPE。预计CPE产品将在2018年Q4面市,毫米波主要针对美国市场支持NSA架构,Sub 6GHz面向全球市场同时支持NSA和SA架构。

此外,单载波100MHz带宽对滤波器、数模转换等器件提出了更高要求。

目前国内还没有明确3.5GHz和4.8GHz 5G频段的划分方式,频段的划分将直接影响射频前端和transceiver的设计。若同一家运营商分配到3.5G和4.8G两个频段,终端侧就需要提前布局NR的CA设计,以达到5G终端的峰值速率优势。即使仅分配3.5G频段,考虑到上行受限,终端侧也需要提前布局低频段SUL或CA等上行增强技术,均需对基带、transceiver、射频前端、天线进行提前设计。

目前,有两个关键技术可以解决这个矛盾:不同于手机PCB常用减成法的声场工艺,mSAP半加成法生产工艺可以降低走线间距;同时,器件的SIP工艺(system in package),通过提高总体集成度,降低同样的功能所需要的PCB占用面积。

但VoNR初期3GPP标准化中并没有进行空口优化工作,再加上5G NR的带宽要远远大于LTE带宽,在传输VoNR小包业务对终端的耗电对终端设计来说是一个很大的挑战。

“在中国,通信基础设施建设非常完善,光纤在城市、郊区的部署相对美国要好很多。在美国,我们希望家里有高速接入,用毫米波可能成本会低一些,可以很快达到高容量、接入更多的用户,多样的、固定的应用。”

据报道,中国已经公布5G部署的详细计划,并计划在2020年正式商用5G。按照规划,国内将在3.3-3.6GHz以及4.8-5.0GHz上进行5G的初期部署。从5G发展来说,终端将会是制约发展的重要环节,需要提前布局。

同时,终端天线数量受限于频段、手机尺寸、材质、天线布局的限制,在Sub 6GHz商用终端上支持4/8天线的设计难度较大。

在1.8GHz和3.5GHz的NSA网络架构中,由于射频器件的非线性特性,上行双天线同时发射会带来交调和谐波干扰问题,对终端接收机射频指标产生影响,主要体现在MSD指标,而接收机灵敏度下降将导致网络容量和下行覆盖收缩。

在经历关键技术、单点技术和技术方案验证之后,今年年底前,国内将完成5G第三阶段技术试验,即系统验证。

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射频通路和毫米波天线阵中间的界面,已经不是传统Sub 6GHz收发链路上的一个简单的射频座,而是融入到AiP模块中成为多通道RFIC和天线阵列单元之间的分布式连接。同时,因为毫米波绕射能力比较差,容易受遮挡,终端握持的影响会比Sub 6GHz更加明显。业界认为,至少在手机上,5G毫米波要配两到三个模组选取相对优化的位置,进行智能切换,防止被遮挡住的几率。

目前主要通过TDM上行单天线发射以及调度进行规避二次谐波和交调干扰。同时由于在R15阶段NSA不会采用大功率UE,NSA相比SA上行峰值速率会大大降低,同时上行覆盖相比SA也会至少降低3dB。

2018年9月,中国移动将采购MTP/CPE测试终端;2019年2月采购智能手机、连接/融合CPE;2019年7月,采购智能手机、AR/VR、5G模组;2019年10月开展友好用户测试。返回搜狐,查看更多

根据目前全球芯片和终端的发展情况,预计2019年巴萨MWC展会有智能终端发布,2019年Q2会有商用智能终端面世,Sub 6GHz 5G商用终端预计会同时支持NSA和SA。

为此,中国移动2018~2019年将陆续通过多次5G终端采购等方式,与产业充分合作,共同建立起成熟的5G终端产业生态。

因此,也不难理解国内产业链为何呼吁尽早重视毫米波的应用场景,规划、发布毫米波频率。在第三阶段试验中,我国也正在进行毫米波的测试。

同时,在Sub 6GHz SA方面,UPLink MIMO支持2路同时发射,因此,相对单路发射的LTE终端,功耗需要更高要求。在NSA方面,LTE和NR同时工作,保证各自上下行的链路,因此,同时发射功耗相对较高,且FDD功耗会比TDD更高一些。5G对终端电池的挑战也是业界重点关注的……

如媒体报道,中国电信和联通有极大可能性获得最为成熟的3.5G 频段,且全球产业链成熟度最高。中国移动可能将在2.6G开辟新天地。

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中国移动于2018年2月启动5G终端先行者计划,2018年6月发布了5G终端产品指引,并将于2018年11月和2019年6月发布后续的(预)商用5G终端白皮书。

原标题:vivo 5G手机亮相:为何首先瞄准NSA发力?

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多模多频段将使得5G手机内部的电磁兼容环境更为复杂,移动通信频段和WLAN及GPS的共存,手机其他功能模块如LCM,摄像头工作时对接收频段的干扰等,都属于终端自干扰的范畴。随着5G手机基带处理能力的提升和功能的增加,自干扰问题会更恶劣。

NSA涉及双连接,LTE和NR同时在发射的状态下,这中间的挑战在于会产生谐波、交调,带来相关干扰。同时,在Sub 6GHz中,5G引入了3.5G和4.8G两个重要频段(其中,3.5G代表N77、N78,4.8G代表N79),高频段带来更高的插入损耗,以及更高速率接口对板基走线的挑战。值得一提的是,针对终端自干扰,崔献建议器件厂商PA输出谐波分量尽量要低;其次,加强如从1.8G到3.5G天线之间在谐波频点的隔离。

上述运营商人士认为,“有的芯片厂家只推出了面向高端旗舰的手机,面向多形态终端,AP能力要有不同的裁剪,Modem的模式与4G不同,大规模的降低成本对于行业也是非常重要的,5G模组面向行业普及成本是非常关键的问题。当前,产业链方面新型元器件和产品相对来说比较少,同时,中低端终端解决方案比较少。”

在5G手机产品化方面,vivo也与电信运营商以及芯片方案厂商紧密合作,共同推进5G原型机、商用手机的研发进程。

vivo射频总监崔献博士预估,5G时代将出现七模43频。移动通信制式的“四世同堂”将对多模多频下5G移动终端的射频、天线和电池等带来挑战。

vivo是国内最早开始5G研发的手机企业之一。2016年,vivo在北京成立了5G研发中心,参与5G核心技术标准的研究,在 3GPP标准化组织的RAN1(物理层), RAN2(高层), RAN4(射频),SA2(核心网), CT1(非接入层)小组均贡献了大量技术输入;2017年,vivo已经成为了3GPP技术贡献最大的手机企业之一;2017年,vivo启动了5G天线和射频关键技术的预研。

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5G愿景美好,但千里之行始于足下。

Qorvo高性能解决方案事业部总经理Roger Hall认为,在中国,毫米波发展形势要比其他地区晚一些,许多基于3.5GHz~4.5GHz的5G应用发展会更快。

当前,包括中国电信不仅网络优选SA,终端也青睐于SA,因为SA终端成本和复杂度最低。而中国移动要求终端支持NSA SA,在笔者看来,此举更多是为了国际漫游需求考虑。当前,不论NSA还是SA,vivo都在进行研究。

2017年12月,3GPP完成5G NSA(Rel-15)标准部分以及新核心网架构;2018年6月,基于5G NR 独立组网标准冻结;今年年底,Rel-15 Late Drop将完成。3GPP 5G第一个规范(Rel-15)的真正形成,为全球运营商加速eMBB商用指明了方向。

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几个月前,在MWCS上,相关运营商人士指出,目前,中国移动没有类似美国用毫米波部署接入网的计划,但相比之下,4G只能承载20个1080P用户,5G单小区可承载1080P用户达到1000个。因此,在北京等密集城区光网络进不去楼宇的情况下,中国移动完全可以用5G完全可以覆盖。

现有手机PCB空间有限,4G方案已经占据很大比例空间,尤其是全面屏普及的当下。5G时代,射频前端可用的PCB面积会被进一步的压缩。一方面是PCB可用面积的减少,另一方面是多模多频带来的PCB占用面积需求的提升。

近日, vivo基于NEX平台初步完成了面向商用的5G智能手机软硬件开发,包括架构规划、主板堆叠、射频和天线设计以及优化电池空间等方面的工作,并且在尺寸和外观上达到了可商用级别。vivo的这一版本5G终端支持NSA模式下的LTE和NR双连接。接下来,vivo 5G手机即将进入和网络设备联调测试工作阶段。

从2001年TDS(Rel-4)标准冻结,到第一款0.13um基带芯片推出历经4.5年时间,3.25年后TDS发牌,共计历经7.75年;从2009年TDL(Rel-8)标准冻结,到TDL开启商用历经5年时间;从2018年6月5G Rel-15冻结到2020年全球商用,5G需要至少在2.5年时间内完成标准到商用的推动。

Roger Hall值得玩味的一句话,他只说了前半部分——毫米波的第一代部署在于满足最后一公里的需求。

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不难看出,5G CPE产品对应中国移动有线宽带发展是有互补的市场空间。CPE产品形态有两种,一种是连接型CPE,一种是融合型CPE。融合型CPE如集成了电视盒子等等功能。

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vivo公司创始人兼CEO沈炜认为,5G和人工智能技术的结合,将会使得智能手机演进到智慧手机的新阶段。2017年12月,沈炜在国际手机产业领袖峰会上曾经透露,vivo将会在2018年推出5G手机,并参与运营商的5G网络测试;2019年,vivo将会推出5G预商用手机;2020年,配合中国5G网络的规模商用,vivo也将正式推出5G商用手机。

基于系统验证,第三阶段试验根据Rel-15标准进程制定,主要目标是对系统设备、终端设备以及设备的互操作进行测试,同时,也会有一些应用方面的验证和推进。

相关运营商人士指出,5G终端对射频、功耗的挑战非常大。由于考虑上行流量的增长需求,需5G终端支持上行256QAM,带来基带功耗、锁相环功率放大器的EVM噪声、收发机线性度等新挑战。

在5G终端层面,据comobs此前了解,面向国内市场基于Sub 6GHz支持SA NSA的5G手机将在2019年下半年推出,而基于毫米波的5G手机产业真正成熟与商用预计在2022年之后。

不久前,vivo与高通共同设计将28 GHz毫米波天线模组整合入有sub-6GHz NR天线的手机终端设备中,并在位于圣迭戈的天线实验室进行了多次辐射测量。今年7月,高通发布了毫米波天线模组和Sub 6G射频模组系列,可集成于移动终端。

针对毫米波,业界预计,2022年之后,5G毫米波开始在国内商用,毫米波射频跟天线阵列一定会“融合”,即AiP (Antenna in Package,天线阵列位于芯片的封装内)。

编辑:技术资讯 本文来源:5G终端探讨,为何首先瞄准NSA发力

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