從2G到5G 20年移動(dòng)通信核心演進(jìn)之路
手機(jī)的問世距今雖然只有短短幾十年時(shí)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(jī)上隨心所欲的看視頻、玩游戲、打電話、購物等。當(dāng)然,通訊技術(shù)本身并不是現(xiàn)在這個(gè)樣子,和所有事物一樣都經(jīng)歷了一個(gè)從無到有直至發(fā)展壯大的過程,而在這個(gè)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(jìn)程中,看看有哪些重
2017-12-28 08:49:00
來源:手機(jī)之家??

手機(jī)的問世距今雖然只有短短幾十年時(shí)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(jī)上隨心所欲的看視頻、玩游戲、打電話、購物等。

當(dāng)然,通訊技術(shù)本身并不是現(xiàn)在這個(gè)樣子,和所有事物一樣都經(jīng)歷了一個(gè)從無到有直至發(fā)展壯大的過程,而在這個(gè)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(jìn)程中,看看有哪些重要的公司和人物。

目前,我們將移動(dòng)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(dāng)然也有1G、2G和3G,這個(gè)G并不是計(jì)算機(jī)里Gb的意思,而是英文單詞Generation“代”,所以5G就是第五代移動(dòng)通信技術(shù)。

1G目前距離我們已經(jīng)比較遙遠(yuǎn)了,遙遠(yuǎn)到可以追溯到電話產(chǎn)生的時(shí)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(jì)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(fù)用度和系統(tǒng)容量不高、經(jīng)常被盜號(hào)等問題,我們經(jīng)常在港片中經(jīng)常看到的黑幫老大拿的“大哥大”就是使用了1G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(dòng)通訊技術(shù),相對(duì)于1G的模擬通訊技術(shù),2G為數(shù)字移動(dòng)通訊系統(tǒng),它的形成離不開大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)、微處理器和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等的大量應(yīng)用。

第二代移動(dòng)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(yùn)營,擁有抗干擾性強(qiáng)、成本低、已與加密等優(yōu)點(diǎn)。

但是,在GSM技術(shù)推出后不就,一種更先進(jìn)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(xiàng)技術(shù)。其全稱為“碼分多址”,可能大家更熟知?jiǎng)t是“CDMA”這個(gè)名字。這是在擴(kuò)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(gè)通話都會(huì)被分配一個(gè)在寬頻頻譜范圍內(nèi)打亂的代碼,然后在接收端進(jìn)行重組。多個(gè)用戶可同時(shí)說話,從而在相同數(shù)量的頻譜中傳遞更多會(huì)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(yùn)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(dāng)時(shí)的物理學(xué)界也無法理解CDMA技術(shù),一些頗有名望的工程師和大學(xué)教授甚至認(rèn)為,高通的設(shè)計(jì)理念完全違背了物理學(xué)原理。

但是高通公司經(jīng)過數(shù)年實(shí)地實(shí)驗(yàn)、行業(yè)演示等,證明了CDMA技術(shù)可以商用。而且因?yàn)镃DMA可有效降低通話兩端的背景噪音,這一優(yōu)勢(shì)如此有效以致于在演示期間,許多測(cè)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(rèn)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并與1995年美國電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)正式頒布的窄帶CDMA(N-CDMA)標(biāo)準(zhǔn)為IS一95A,在其基礎(chǔ)上,于1999年提出IS-95B標(biāo)準(zhǔn)。

CDMA技術(shù)技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn),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(dòng)通信技術(shù)使在第二代的基礎(chǔ)上發(fā)展演進(jìn)而來,是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù),如果說2G時(shí)代高通還是一個(gè)“新手”,那么在3G時(shí)代,高通已經(jīng)占據(jù)了絕對(duì)的領(lǐng)導(dǎo)地位,因?yàn)?G的技術(shù)原理和高通的CDMA是一脈相承的。

第三代移動(dòng)通信技術(shù)有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn):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(biāo)準(zhǔn)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(dǎo),是從CDMA One數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生而來,可以從原有的CDMA One結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到3G,建設(shè)成本低廉。

第四代移動(dòng)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(rèn)可委下一代無線通訊標(biāo)準(zhǔn)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(jí)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(gè)頻段資源不斷被使用,為了能夠?yàn)橛脩籼峁└鼘挼臄?shù)據(jù)管道,載波聚合技術(shù)便應(yīng)用而生。它可以充分利用運(yùn)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(gè)載波聚合。

載波聚合技術(shù)的應(yīng)用則需要依靠兩個(gè)部分支持,一部分為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)基站;另一部分則是消費(fèi)者手機(jī)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(shí),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(yù)案。

前面提到,載波聚合需要兩部分同時(shí)支持,其中一部分便是手機(jī)硬件,而手機(jī)硬件的核心便是手機(jī)處理器平臺(tái)。在4G時(shí)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(dòng)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(dāng)時(shí)最先進(jìn)的4G LTE Advanced Category 9世界模調(diào)制解調(diào)器,下載速率最高達(dá)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(shí)還可通過3倍載波聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)450Mbps的下載速度,不僅實(shí)現(xiàn)了高速度的移動(dòng)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(jī)平臺(tái)是驍龍845,這款平臺(tái)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(gè)20MHz的載波聚合,而且還支持高達(dá)256-QAM和12個(gè)空間流這樣的規(guī)格。

第五代移動(dòng)通信技術(shù)是目前通信領(lǐng)域當(dāng)之無愧的熱點(diǎn),也是各大公司競爭的焦點(diǎn),未來5G將應(yīng)用于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等各個(gè)領(lǐng)域。5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)理論下行速度將達(dá)到10GB/s,舉個(gè)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(jìn)行研發(fā),在去年MWC上海世界移動(dòng)大會(huì)上,高通正式推出5G新空口(New Radio,NR)原型系統(tǒng)和試驗(yàn)平臺(tái),通過此平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)千兆比特?cái)?shù)據(jù)速率和低時(shí)延的創(chuàng)新5G設(shè)計(jì);去年11月在烏鎮(zhèn)舉行的第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì),高通的“萬物互聯(lián)”5G技術(shù)原型入選15項(xiàng)“黑科技”。而就在世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)的前一個(gè)月,高通在4G/5G峰會(huì)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(duì)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(shí)現(xiàn)了5G數(shù)據(jù)連接,并且還展示了首款5G智能手機(jī)參考設(shè)計(jì),引起業(yè)界不小的轟動(dòng)。

在這里有一個(gè)詞“毫米波”可能大家不是很熟悉。5G無疑會(huì)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(shí)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(duì)應(yīng)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(dāng)于4G的10倍,傳輸速率自然也將有極大的提升。

這時(shí),問題又出現(xiàn)了,毫米波的波長決定了這個(gè)頻段只適合近距離數(shù)據(jù)傳輸,當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)很容易衰減。因此,在5G新空口的設(shè)計(jì)上需要考慮各種情況,滿足多種需求。高通的方法是實(shí)現(xiàn)毫米波的移動(dòng)化。要實(shí)現(xiàn)毫米波的移動(dòng)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(shí)序干擾管理以及動(dòng)態(tài)gNodeB的選擇。在高通做過的一個(gè)測(cè)試中,他們把毫米波原型設(shè)備放在了行駛的汽車中進(jìn)行試驗(yàn)。從試驗(yàn)的結(jié)果來看,現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的移動(dòng)化毫米波展現(xiàn)了非視距(NLOS)運(yùn)行中強(qiáng)大和穩(wěn)健的移動(dòng)性。

但我們也知道5G不止是毫米波。就在前幾天,全球首個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(dǎo)者,制定了眾多通信標(biāo)準(zhǔn)。5G是一個(gè)新的契機(jī),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(jī)的發(fā)布,5G時(shí)代真的已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

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