5G硬件将是耗电大户 | 智能技术

发布日期:2019-08-09 10:00
随着人工智能相关技术对网络速度及质量的要求越来越高,运营商推出了5G技术,工业集团3GPP正在考虑其他方式来调制无线电信号。



2017年,移动电话行业组织3GPP的成员们正在争论是否加快5G标准的发展。最初由沃达丰提出并最终由该集团其他成员同意的一项提案承诺通过同时开发5G技术的更多方面应用来更快地推动5G技术的发展。

采纳该提议可能也意味着推动一些决策。其中一个决定涉及5G网络应如何编码无线信号。为5G奠定基础的3GPP 第15版最终选择了正交频分复用(OFDM),这是4G的保留,作为编码选项。

但预计到年底的第16版将包括一个研究小组的调查结果,该研究小组将分配探索替代方案。无线标准经常更新,在下一个5G版本中,业界可以解决OFDM可能在5G设备和基站中消耗太多功率的担忧。这是一个问题,因为5G预计需要更多的基站来提供服务并连接数十亿的移动和物联网设备。

“我不认为运营商真的了解对手机的影响,以及它对电池寿命的影响,” 美国国家仪器公司射频和软件定义无线电研究营销总监詹姆斯·基梅里说。5G将会有一个代价,而这个代价就是电池消耗。”

Kimery指出,这些问题不仅影响5G手机。他表示,中国移动 一直在关注其基站的功耗。通常预计5G基站消耗的功率大约是4G基站的三倍,而且比4G需要更多的5G基站来覆盖同一区域。

那么5G是如何陷入潜在耗电的混乱局面呢?OFDM起着很大的作用。使用OFDM通过将数据斩波成部分并且以不同的频率同时发送这些部分来发送数据,使得这些部分是“正交的”(意味着它们不相互干扰)。

权衡是OFDM具有高峰值平均功率比(PAPR)。一般而言,OFDM信号的正交部分构造地传递能量--即防止信号彼此抵消,也防止每个部分的能量抵消其他部分的能量。这意味着任何接收器都需要能够同时吸收大量能量,并且任何发射器都需要能够同时消耗大量能量。这些高能量实例导致OFDM的高PAPR并使该方法比其他编码方案更低能效。

逸飞元,中兴通讯的无线标准总工程师说,目前存在导致5G高PAPR不可取的几个新兴应用。尤其是,作为3GPP关于5G非正交多址接入可能性的研究小组的报告员,他指出了大规模的机器类通信,例如大规模的物联网部署。

通常,当多个用户(例如IoT设备集群)将使用OFDM进行通信时,他们的通信将使用正交频分多址(OFDMA)来组织,其为每个用户分配一块频谱。(为避免混淆,请记住OFDM是每个设备信号的编码方式,而OFDMA是确保整体设备的信号不会干扰任何其他设备的方法。)为每个设备使用不同频谱的后勤工作可能很快对于大型物联网网络而言,螺旋式失控,但第15版为5G连接的机器建立了OFDMA,主要是因为它是用于4G的。

Yuan的小组正在考虑的一个有前景的替代方案是非正交多址(NOMA),它可以提供OFDM的优势,同时也可以在同一频谱上重叠用户。

目前,他认为OFDM和OFDMA将满足5G的早期需求。他认为5G首先被智能手机使用,大型机器类通信等应用程序在完成第16版(目前计划于2019年12月)完成后至少一年或两年才到达。

但是,如果网络提供商想要更新他们的设备以提供NOMA,那么很可能会有成本。“这不是免费的。”他说。“特别是对于基站站点。”至少,基站需要软件更新来处理NOMA,但它们可能还需要更先进的接收器,更多的处理能力或其他硬件升级。

Kimery对该行业将采用任何非OFDMA选项并不乐观。“有可能会有另一种选择。”他说。“概率不是很大。一旦实施某些事情,就很难改变。”