德國德勒斯登工業(yè)大學(xué)(Tu Dresden)教授兼Vodafone Chair Mobile Communications Systems計(jì)畫主持人Gerhard Fettweis確信已為下一代5G蜂巢式網(wǎng)路空中介面作好準(zhǔn)備。他認(rèn)為通用頻分多工(GFDM)優(yōu)勢(shì)明顯，可以支援他所說的觸覺網(wǎng)際網(wǎng)路，這同時(shí)也是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的未來，目前并已經(jīng)獲得了包括華為(Huawei)、英特爾(Intel)、國家儀器(NI)、沃達(dá)豐(Vodafone)和賽靈思 (Xilinx)等多家公司的支持。
各方都一致認(rèn)為5G需要一種新的空中介面來滿足其雄心壯志，因?yàn)?G并不向后相容于目前的4G LTE。業(yè)界至今已提出了6種主要的建議了，預(yù)計(jì)在3GPP于2018年藉由完成Release 15版本發(fā)布第一個(gè)主要的5G標(biāo)準(zhǔn)之前還會(huì)有更多的提議浮出臺(tái)面。
大多數(shù)的提議都是目前正交頻分多工(OFDM)技術(shù)的變化版本，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)支持者的力量。一些專家認(rèn)為，空中介面方面的競爭并不至于像為大規(guī)模天線陣列定義全新的技術(shù)以及支援6GHz以上頻率的工作那樣激烈。
盡管如此，許多公司和研究機(jī)構(gòu)開始側(cè)重于采用他們認(rèn)為可為整個(gè)產(chǎn)業(yè)和他們自己帶來最大好處的空中介面。這些空中介面之間的差異涉及無線通訊技術(shù)方面的微妙權(quán)衡。
編碼機(jī)制的“選美比賽”
“這有點(diǎn)像選美比賽，最后可能會(huì)采納多項(xiàng)提議的部分內(nèi)容，但其實(shí)并不至于太復(fù)雜，因?yàn)樵摷夹g(shù)存在基本的實(shí)體定律，我們無法針對(duì)所有方面進(jìn)行最佳化，”經(jīng)驗(yàn)豐富的研究員兼企業(yè)家Arogyaswami Paulraj在最近舉行的IEEE 5G高峰論壇上表示。
高通公司(Qualcomm)研究部門Qualcomm Research負(fù)責(zé)5G的資深工程總監(jiān)John Smee同意上述觀點(diǎn)。各種提議無非是在開啟與過濾OFDM訊號(hào)上做文章，他指出。
盡管如此，高通最近也發(fā)表了自家的提議。它的統(tǒng)一OFDM介面采用的是使用多種技術(shù)的混合方法，可支援2次冪的眾多符號(hào)，因而更適于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)。高通并針對(duì)資源有限的物聯(lián)網(wǎng)提出了另一種5G方法。
Fettweis將高通的統(tǒng)一介面形容為研究人員研究多年的時(shí)間/頻率程式碼分割概念變化版。他認(rèn)為這種方法可能不具有最高的能效，而是形成功耗相對(duì)較大的類比元件，如ADC和射頻(RF)晶片。
高通在最近發(fā)表的白皮書中描述對(duì)于5G空中介面的看法
(來源：Qualcomm)
映射空中介面圖
GFDM旨在透過混合方法支援多載波
與其它方法一樣，斯堪地那維亞半島(Scandinavia)的研究人員和公司都表示支援“多載波濾波”(FBMC)技術(shù)。Paulraj表示，F(xiàn)BMC方法可提供最佳的頻外輻射性能，但由于其視窗太長，并不利于為5G規(guī)劃的大天線陣列。
通用濾波多載波(UFMC)途徑在頻外輻射性能方面也不是很好，但在基地臺(tái)共用上行鏈路方面的表現(xiàn)較好，Paulraj指出，“就像打沙袋一樣，你從一側(cè)打一拳過去，另一邊就鼓出來。”
據(jù)Fettweis透露，阿爾卡特-朗訊(Alcatel-Lucent)支援UFMC，并稱其為可在次載波通道上支援多載波系統(tǒng)的一種途徑。如果采用其“去尾”(tail-biting)方法進(jìn)行濾波，還能相容于其GFDM，他表示。
華為據(jù)稱支援一種稱為頻譜過濾的OFDM途徑，其優(yōu)勢(shì)更接近于“香農(nóng)理論”(Shannon’s Law)的容量極限。不過，F(xiàn)ettweis指出，這種方法需要更復(fù)雜的接收器和天線陣列。
至少有一家新創(chuàng)企業(yè)提出了一種除了OFDM以外的全新方法，那就是Cohere Technologies公司。該公司采用創(chuàng)新的數(shù)學(xué)概念，能夠更精確地提供通道估計(jì)，進(jìn)而提高頻譜效率。Cohere公司目前正開始準(zhǔn)備白皮書，計(jì)劃首度公布這一概念的部份細(xì)節(jié)。
Paulraj表示，“在所有事情塵埃落定之前我們需要更多的想法。”
低延遲實(shí)現(xiàn)觸覺網(wǎng)際網(wǎng)路
Fettweis將其GFDM視為一種超集合途徑，可根據(jù)其細(xì)節(jié)的建置方式相容于多項(xiàng)提議。其關(guān)鍵的元件之一是用于濾波模組的環(huán)繞式處理方法，據(jù)稱這有助于保持資料封包較短，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的延遲。
Fettweis解釋，“我們提出了環(huán)形濾波的技術(shù)，因此，如果一個(gè)資料封包是70ms長的話，過濾整個(gè)資料封包的時(shí)間仍然是70ms長。”