关注:5G基站耗电惊人

2019-10-29
14:45:25
来源: 互联网

随着运营商推出5G

通信行业开始考虑无线电信号的其他调制方法
 
      2017年,移动通信行业团体3GPP的成员还在争论是否要加速开发5G标准。最早由沃达丰公司提出的建议最终得到团体中其他成员的同意,承诺多方位同步开发5G技术,从而更早地交付5G网络。
 
      采纳这一建议也可能意味着要推动其他一些决策。其中一个决策与5G网络的无线信号编码有关。3GPP的Release15标准(奠定了5G基础)最终选择了延续自4G的正交频分复用(OFDM)作为编码技术。
 
      Release 16标准预计今年年底发布,将包括一个研究团队所获得的成果,该团队的任务是探寻替代方案。无线标准更新频繁,在下一次发布的5G通信标准中,通信行业可能会解决5G设备和基站中OFDM耗电量太高的问题。这是一个不可回避的麻烦,因为5G网络预计需要很多基站提供服务,连接数十亿台移动设备和物联网设备。
 
     “我觉得运营商并没有真正理解这对手机和电池寿命的影响。”美国国家仪器公司无线电频率及软件定义无线电研究部门的市场总监詹姆斯•基默里(James Kimery)说,“5G通信是有代价的,代价就是电池的耗电量。”
 
      基默里指出,不仅5G手机存在耗电量的问题。中国移动通信公司一直“对基站的耗电量直言不讳”,他说。预计一座5G基站的耗电量大概会是4G基站的3倍。要覆盖同样的区域,需要的5G基站数量更多。
 
      那么,5G是如何成为一个潜在的吸电狂魔的呢?OFDM是一重大因素。OFDM传输数据的方式是将数据拆分成多个部分,然后以不同的频率同时发送拆分后的各部分,这些部分是“正交的”(意味着它们不会互相干扰)。
 
      OFDM的代价是峰均功率比(PAPR)较高。一般而言,OFDM信号的正交部分会积极传送能量,也就是说,防止信号彼此抵消的特性也会阻碍各部分能量的抵消。这就意味着任何一个接收器都要能够一次吸收大量的能量,而发送器则要能一次发出大量的能量。这种高能量的状况导致了OFDM峰均功率比很高,致使这种方法不如其他编码方案节能。
关注:5G基站耗电惊人
 
      中兴通讯无线标准首席工程师袁逸飞说,对于某些新兴的5G应用,高峰均功率比是不可接受的,他特别指出了大量的机器型通信,例如大规模的物联网部署。袁逸飞也是3GPP的5G非正交多路访问可能性研究小组的报告员。
 
     典型的情况是,如果有多个用户(例如一组物联网设备)使用OFDM进行通信,系统将使用正交频分多址(OFDMA)来组织通信,这种方法会给每个用户分配一大块频谱。(为了避免混淆,请注意OFDM是每个设备的信号编码方式,而OFDMA是确保整体上一个设备的信号不会干扰其他信号的方式。)每个设备使用不同频谱的逻辑会导致大型物联网网络急剧失控,但Release15标准确定了5G联网机器的OFDMA,很大程度上是因为它曾在4G通信中使用过。
 
      袁逸飞的团队正在考虑一个有前景的替代方案:非正交多址接入(NOMA),这种方案既能保持OFDM的优势,又可实现用户重叠使用相同频谱。
 
      目前袁逸飞认为OFDM和OFDMA符合5G的早期需求。他认为5G最早的应用是智能手机,而Release16标准计划将于2019年12月推出,至少一两年内5G还不会在大规模的机器型通信中应用。
 
      不过,如果网络提供商想要升级其设备,完全提供NOMA,成本将会很高昂。“这肯定是要有成本的。”袁逸飞说,“特别是基站。”处理NOMA至少需要软件更新,还可能需要更先进的接收器、更多处理能力,甚至是硬件升级。
基默里对该行业将采用任何非OFDMA方法的态度并不乐观。“可能会有替代方案。”他说,“但可能性不大。有些方案一旦实施,要改变就很困难了。”

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