從2G到5G 20年移動通信核心演進之路
手機的問世距今雖然只有短短幾十年時間,但是卻已經(jīng)徹底的改變了我們生活的方方面面,更是加速了通訊技術(shù)的革新。正是由于通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,我們現(xiàn)在才能在手機上隨心所欲的看視頻、玩游戲、打電話、購物等。當然,通訊技術(shù)本身并不是現(xiàn)在這個樣子,和所有事物一樣都經(jīng)歷了一個從無到有直至發(fā)展壯大的過程,而在這個過程中涌現(xiàn)了一大批公司、人物,在其中扮演了重要的角色和地位。我們這篇文章就從通信發(fā)展進程中,看看有哪些重
2017-12-28 08:49:00
來源:手機之家??

手機的問世距今雖然只有短短幾十年時間,但是卻已經(jīng)徹底的改變了我們生活的方方面面,更是加速了通訊技術(shù)的革新。正是由于通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,我們現(xiàn)在才能在手機上隨心所欲的看視頻、玩游戲、打電話、購物等。

當然,通訊技術(shù)本身并不是現(xiàn)在這個樣子,和所有事物一樣都經(jīng)歷了一個從無到有直至發(fā)展壯大的過程,而在這個過程中涌現(xiàn)了一大批公司、人物,在其中扮演了重要的角色和地位。我們這篇文章就從通信發(fā)展進程中,看看有哪些重要的公司和人物。

目前,我們將移動通訊技術(shù)稱為幾G,如目前我們正在使用的是4G,馬上要來臨的則是5G,既然有4G、5G,當然也有1G、2G和3G,這個G并不是計算機里Gb的意思,而是英文單詞Generation“代”,所以5G就是第五代移動通信技術(shù)。

1G目前距離我們已經(jīng)比較遙遠了,遙遠到可以追溯到電話產(chǎn)生的時代。1G技術(shù)為模擬通信技術(shù),它只能打電話,不能上網(wǎng),而且由于技術(shù)限制,設(shè)計上使用模擬調(diào)制、FDMA(頻分多址)等,因此即使只能打電話也存在抗干擾性差,頻率復用度和系統(tǒng)容量不高、經(jīng)常被盜號等問題,我們經(jīng)常在港片中經(jīng)??吹降暮趲屠洗竽玫摹按蟾绱蟆本褪鞘褂昧?G技術(shù),在這里就不再過多贅述。

由于第一代模擬通訊系統(tǒng)存在的種種缺陷,因此80年代中后期人們開始探索新的移動通訊技術(shù),相對于1G的模擬通訊技術(shù),2G為數(shù)字移動通訊系統(tǒng),它的形成離不開大規(guī)模集成電路、微型計算機、微處理器和數(shù)字信號處理技術(shù)等的大量應用。

第二代移動通訊系統(tǒng)主要有CDMA和GSM兩種,其中,GSM以TDMA所發(fā)展形成,于1990年開始投入商業(yè)運營,擁有抗干擾性強、成本低、已與加密等優(yōu)點。

但是,在GSM技術(shù)推出后不就,一種更先進的技術(shù):CDMA也隨即推出。而說到CDMA則不得不提到高通,可以說是高通一手將CDMA技術(shù)發(fā)展壯大,而反過來CDMA技術(shù)也將高通推上了世界通訊巨頭的地位。

1942年8月,好萊塢女演員Hedy Lamarr和作曲家丈夫George Antheil受到音符組織方式啟發(fā)而發(fā)現(xiàn)的一項技術(shù)。其全稱為“碼分多址”,可能大家更熟知則是“CDMA”這個名字。這是在擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種無線通信技術(shù),在CDMA技術(shù)中每個通話都會被分配一個在寬頻頻譜范圍內(nèi)打亂的代碼,然后在接收端進行重組。多個用戶可同時說話,從而在相同數(shù)量的頻譜中傳遞更多會話。

由于早期歐洲均采用GSM技術(shù),而且CDMA技術(shù)最初也是運用于軍事領(lǐng)域,因此并沒有多少人關(guān)注CDMA技術(shù),而且當時的物理學界也無法理解CDMA技術(shù),一些頗有名望的工程師和大學教授甚至認為,高通的設(shè)計理念完全違背了物理學原理。

但是高通公司經(jīng)過數(shù)年實地實驗、行業(yè)演示等,證明了CDMA技術(shù)可以商用。而且因為CDMA可有效降低通話兩端的背景噪音,這一優(yōu)勢如此有效以致于在演示期間,許多測試用戶因缺乏噪音而以為是線路陷入了癱瘓。

1993年CDMA終于被公認為行業(yè)標準,并與1995年美國電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會正式頒布的窄帶CDMA(N-CDMA)標準為IS一95A,在其基礎(chǔ)上,于1999年提出IS-95B標準。

CDMA技術(shù)技術(shù)有很多優(yōu)點,首先是系統(tǒng)容量大,比GSM大4-5倍,通話音質(zhì)好,接通率高、適用于多媒體通信系統(tǒng)等。中國聯(lián)通在2002年1月8日正式開通CDMA網(wǎng)絡(luò)并投入商用。

第三代移動通信技術(shù)使在第二代的基礎(chǔ)上發(fā)展演進而來,是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù),如果說2G時代高通還是一個“新手”,那么在3G時代,高通已經(jīng)占據(jù)了絕對的領(lǐng)導地位,因為3G的技術(shù)原理和高通的CDMA是一脈相承的。

第三代移動通信技術(shù)有三個標準:CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。其中,美國主要為CDMA2000、歐洲為WCDMA和中國的TD-SCDMA,而這三種標準則都是從CDMA技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)并建立。其中,CDMA2000便是由高通主導,是從CDMA One數(shù)字標準衍生而來,可以從原有的CDMA One結(jié)構(gòu)直接升級到3G,建設(shè)成本低廉。

第四代移動通信技術(shù)便是我們目前所使用的,有TD-LTE和FDD-LTE兩種制式,但是LTE并未被認可委下一代無線通訊標準IMT-Advanced,而是LTE Advanced才是。因此一般說4G網(wǎng)絡(luò)都是LTE和是LTE Advanced,而是LTE Advanced則是LTE的升級版,并且兼容LTE。

而說到是LTE Advanced,則不得不提載波聚合技術(shù),無線通訊的不斷發(fā)展使得各個頻段資源不斷被使用,為了能夠為用戶提供更寬的數(shù)據(jù)管道,載波聚合技術(shù)便應用而生。它可以充分利用運營商能夠使用的所有頻譜資源,而是LTE Advanced理論上最多可以支持5個載波聚合。

載波聚合技術(shù)的應用則需要依靠兩個部分支持,一部分為運營商網(wǎng)絡(luò)基站;另一部分則是消費者手機的硬件。高通不僅是首家推出支持載波聚合的LTE-A芯片組企業(yè),而且在其他處理器廠商還在以PPT形式推出支持載波率和處理器時,高通公司和其他載波聚合相關(guān)的技術(shù)也都已經(jīng)提上了商用預案。

前面提到,載波聚合需要兩部分同時支持,其中一部分便是手機硬件,而手機硬件的核心便是手機處理器平臺。在4G時代,高通的驍龍系列處理器真正確立了其在高端芯片市場無可撼動的地位,驍龍800系列更是成為旗艦芯片的代名詞。驍龍810芯片便集成了當時最先進的4G LTE Advanced Category 9世界模調(diào)制解調(diào)器,下載速率最高達450Mbps,支持全球所有七種網(wǎng)絡(luò)制式(LTE-FDD、LTE-TDD、WCDMA、EV-DO、CDMA 1x、TD-SCDMA和GSM/EDGE),同時還可通過3倍載波聚合技術(shù)實現(xiàn)450Mbps的下載速度,不僅實現(xiàn)了高速度的移動網(wǎng)絡(luò)傳輸,而且還提高了傳輸?shù)姆€(wěn)定性并且降低了功耗。

目前高通最新的手機平臺是驍龍845,這款平臺集成了全世界第一款支持4G LTE Category 18的調(diào)制解調(diào)器,下載速度最高能到1.2Gbps。載波聚合方面,則是支持5個20MHz的載波聚合,而且還支持高達256-QAM和12個空間流這樣的規(guī)格。

第五代移動通信技術(shù)是目前通信領(lǐng)域當之無愧的熱點,也是各大公司競爭的焦點,未來5G將應用于移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等各個領(lǐng)域。5G時代網(wǎng)絡(luò)理論下行速度將達到10GB/s,舉個簡單的例子,下載一部2G大小的電影,只需幾秒即可搞定,因此前景非常值得期待。

在5G方面,高通也是早已進行研發(fā),在去年MWC上海世界移動大會上,高通正式推出5G新空口(New Radio,NR)原型系統(tǒng)和試驗平臺,通過此平臺可以實現(xiàn)每秒數(shù)千兆比特數(shù)據(jù)速率和低時延的創(chuàng)新5G設(shè)計;去年11月在烏鎮(zhèn)舉行的第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會,高通的“萬物互聯(lián)”5G技術(shù)原型入選15項“黑科技”。而就在世界互聯(lián)網(wǎng)大會的前一個月,高通在4G/5G峰會上宣布了前面提到的驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器,成為首家發(fā)布商用5G調(diào)制解調(diào)器芯片組解決方案的公司。

隨后今年高通又領(lǐng)先對手一步,將驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器芯片組成功在28GHz毫米波段是上實現(xiàn)了5G數(shù)據(jù)連接,并且還展示了首款5G智能手機參考設(shè)計,引起業(yè)界不小的轟動。

在這里有一個詞“毫米波”可能大家不是很熟悉。5G無疑會極大提高傳輸速率,而提高傳輸速率有提高頻譜利用率和增加頻譜帶寬兩種方法。直接提高頻譜利用率問題太多,一般選擇增加頻譜帶寬的方法,但是隨之出現(xiàn)的問題是目前常用的5GHz以下的頻段資源比較緊缺。這時毫米波便出場了。毫米波波長在1-10mm,頻率約為30GHz-300GHz,這些頻段中28GHz和60GHz頻段最有希望用在5G中,兩者對應的頻譜帶寬分別為1GHz和2GHz,而4G-LTE可用的頻譜帶寬只有100MHz,帶寬相當于4G的10倍,傳輸速率自然也將有極大的提升。

這時,問題又出現(xiàn)了,毫米波的波長決定了這個頻段只適合近距離數(shù)據(jù)傳輸,當距離較遠時很容易衰減。因此,在5G新空口的設(shè)計上需要考慮各種情況,滿足多種需求。高通的方法是實現(xiàn)毫米波的移動化。要實現(xiàn)毫米波的移動化,就需要智能的波束搜索和波束追蹤算法,LTE和6GHz以下5G的整合,協(xié)調(diào)的時序干擾管理以及動態(tài)gNodeB的選擇。在高通做過的一個測試中,他們把毫米波原型設(shè)備放在了行駛的汽車中進行試驗。從試驗的結(jié)果來看,現(xiàn)實環(huán)境中的移動化毫米波展現(xiàn)了非視距(NLOS)運行中強大和穩(wěn)健的移動性。

但我們也知道5G不止是毫米波。就在前幾天,全球首個5G標準正式出爐,其主要就是面向非毫米波頻段。

從2G、3G到現(xiàn)在的4G以及即將到來的5G,可以說高通就是伴隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展而一步步發(fā)展壯大,并且不僅參與其中還成為其中的領(lǐng)導者,制定了眾多通信標準。5G是一個新的契機,5G擁有巨大的發(fā)展空間和無限的想象,隨著高通首款5G原形參考機的發(fā)布,5G時代真的已經(jīng)不遠了。

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