5G 先进及未来的 10 个创新领域 [视频]

OnQ博客

作者：John E. Smee 博士 |高通技术公司工程高级副总裁

移动行业一年中最重要的活动之一——巴塞罗那世界移动大会 (MWC22) 将于本周拉开帷幕。今年的重点是 5G Advanced，它开启了 5G 十年的第二阶段，将为世界带来新一波无线创新浪潮。今天，我们正处于这一演进的起跑线上，5G Advanced Release 18 的工作预计很快就会开始。

为了做好准备，我们一直在无线的许多领域进行研究，我们相信这项工作最终将使我们在本十年末离 6G 又近一步。在这篇博文中，我将带您了解将推动 5G Advanced 向 6G 演进的 10 个关键无线创新领域——其中 5 个领域涉及基础空中接口增强，另外 5 个领域涉及 5G 扩展到新应用和垂直领域。同时，我也会提供一个简短的前言我们在 MWC22 各领域的技术演示概览。您还可以在 MWC22 YouTube 播放列表中观看它们的实际操作。

针对 5G 及更高版本的五项空中接口增强功能

在 Qualcomm Technologies，几十年来我们一直在推动蜂窝空中接口设计的进步。展望 5G Advanced 和通往 6G 的道路，我们将继续突破技术极限，以提高蜂窝系统的整体性能和效率。

以下是我们的研究团队一直在研究的系统创新的五个领域（排名不分先后）。

1.高级 MIMO 演进

我们继续引领复杂 RF 和大规模 MIMO 天线设计的技术曲线，可提供新水平的性能、效率和灵活性。今年，我们准备了三个演示来展示我们的长期研究。

子带全双工 (SBFD)：我们位于圣地亚哥的实时 OTA 原型现在可以支持同步下行链路和上行链路传输，利用分为两个子带面板的单个天线。 SBFD 带来了额外的网络容量和更低的通信延迟。 通过 Giga-MIMO 进行上中频段扩展：我们继续开发适用于蜂窝通信的新频段。 Giga-MIMO 可以利用比 5G 大规模 MIMO 多一个数量级的天线元件，从而在中上频段（即 7-24 GHz）释放更多广域带宽。 次太赫兹透镜式 MIMO：6G 的关键向量是新频段的利用。该演示展示了透镜式 MIMO 设计如何在 100+ GHz 频谱中有效释放更宽的带宽，以提供适合不同用例的数百 Gbps 吞吐量。

视频：高级 MIMO 天线设计演示

2.移动毫米波技术演进

推动更高效的部署和更高性能的系统是移动毫米波技术发展的重点。我们进行了三个演示，突出了我们在这一领域的工作搜索。

智能 5G 毫米波部署：在去年的演示的基础上，我们在机器学习 (ML) 和基于优化的毫米波网络规划方法方面取得了重大进展。该工具评估不同的毫米波基础设施选项，以实现成本最优化的部署。 5G 毫米波移动性增强：毫米波系统的一个关键增强是转向基于 L1/L2 的移动性。它进一步增强了移动虚拟现实 (VR) 等要求苛刻的用例的系统性能。 毫米波频谱共享：我们可以利用窄波束成形，通过更复杂的频谱共享方案来实现新的效率，这将重点放在服务质量上，同时为所有用户提供显着更高的网络容量，并建立毫米波频段频谱共享的新范例。

VIDEO: Mobile mmWave enhancements demo

3. AI-enabled air interface

展望 5G Advanced 及更高版本，人工智能将发挥重要作用在解决无线挑战方面发挥着重要作用。对于MWC22，我们有两个OTA演示，采用机器学习技术将空中接口性能和效率提升到新的水平。

用于通道状态反馈 (CSF) 的跨节点 ML：在去年的系统模拟的基础上，我们现在在 OTA 网络中实施了这种新的数据驱动的空中接口设计，目标是版本 18。它减少了通信开销，从而提高了容量/吞吐量。 用于波束管理的跨节点机器学习：我们扩展了 5G 毫米波 OTA 原型，以定量展示支持机器学习的波束管理的优势，其中包括提高可用网络容量和延长设备电池寿命。

视频：支持 AI 的空中接口原型演示

4.绿色网络

5G Advanced Release 18 中一个令人兴奋的新领域是绿色网络项目，该项目专注于提高能源效率，以帮助 5G 变得更加可持续。我们的演示展示了如何取消消除噪音可以使通信更快、更节能。

Super-QAM：使用我们的新技术，我们展示了如何以迭代方式消除噪声，从而能够使用更高阶的调制来提高速度和效率。特别是，我们在实验室设置中展示了在 7 GHz 以下频谱中实现令人难以置信的 16k-QAM，并在实时 OTA 演示中在毫米波中实现了 1K-QAM。

视频：超级 QAM 演示

5. 5G定位演进

我们持续提升5G定位的性能和效率。去年，我们在 OTA 测试台中展示了广域定位，今年，我们将精确定位引入毫米波频谱，并针对低复杂性物联网设备缩小带宽。

5G毫米波精确定位：我们的OTA原型表明，由于毫米波更宽的带宽，可以实现更高的定位精度。毫米波定位还可以使各种室内和室外部署受益比如制造业。 5G NR-Light (RedCap) 窄带定位：利用基于设备的定位技术，如多小区下行链路出发角 (DL-AoD)，我们可以克服窄带设备中时域分辨率降低的问题，实现更准确的定位。

视频：5G 定位演进演示

五个 5G 扩展领域进入新应用和垂直领域

我们设想 5G 能够连接我们周围的几乎所有事物，并且我们将继续推出新功能，以优化新设备、服务和部署的扩展。今年，我们选择了五个关键创新领域来体现我们最新的研发工作。

1.启用元宇宙

虚拟宇宙是一个永远存在的空间互联网，具有跨越物理和虚拟世界的个性化数字体验，在这里，一切事物和每个人都可以无缝地沟通和互动。我们的演示展示了我们的尖端研究如何使我成为可能塔弗斯。

无界增强现实 (AR)：通过我们的原型无界 AR 系统，我们展示了在各种无线电条件下的端到端延迟优化，其中 AR 眼镜通过 Wi-Fi 与用户的手机进行通信，而手机则使用 5G 与网络服务器进行通信。 5G 云游戏：为了提供丰富的交互式数字体验，我们的 OTA 5G sub-6 GHz 系统不仅展示了我们的设备上 5G 延迟优化，还展示了 Qualcomm 5G AI Gaming API，可帮助应用程序动态适应无线电和网络条件。 协作传感：理解物理世界是元宇宙的关键要求，我们正在利用无线系统提供对象传感功能。在此演示中，我们使用用于通信的毫米波来检测环境，包括不具有传输或接收功能的“无设备”物体的位置。 数据之外的安全服务：无线在实现虚拟宇宙方面的作用我们的目标不仅限于数据通信，我们的愿景是优化无线系统，以提供数据之外的安全服务，例如定位、测距和时间弹性应用程序。

视频：高通先进的无线研究如何支持元宇宙演示

2.广域物联网扩展

缩减 5G NR 设计以降低复杂性的 IoT 设备是从版本 17 开始的一个关键演进领域。缩减功能设备 (RedCap)（也称为 NR-Light）将在 5G Advanced 及更高版本中继续发展，支持侧链路、定位等新功能。

5G NR-Light 容量：随着移动生态系统正在为即将到来的 5G NR-Light 商业部署做准备，我们的系统模拟展示了如何在适度使用网络资源的情况下，除了更宽带宽的 eMBB 设备之外，还可以支持大量 NR-Light 设备。 适用于 IoT 的 5G 设备网状网络：我们的 OTA 测试台展示了网状网络如何有效扩展覆盖范围愤怒，通过单个广域网络连接实现大量物联网设备的连接，并使 5G 物联网部署更具成本效益。

视频：通过 5G 演示增强广域物联网连接

3.先进的汽车连接

在汽车领域，我们率先在车辆和基础设施之间使用无处不在的 5G 连接到云以及蜂窝车辆到一切 (C-V2X) 连接，以提高整个交通生态系统的安全性、定位和服务。今年，我们通过三个演示展示了 5G 连接所带来的价值。

协作雷达传感：雷达是车辆中的常见传感器，可以很好地估计移动物体的距离和速度。该演示展示了如何使用 5G 云连接来实现彼此靠近的车辆之间的协作传感，以提高范围和性能。 使用 C-V2X RSU（路边单元）进行定位：定位/定位已成为主流随着我们迈向自动驾驶，g 变得越来越重要。该演示展示了如何将单个 C-V2X RSU 的侧链测距与高通航位推算技术相结合，以在 GNSS 挑战的场景中实现精确定位。 用于交通报告的智能 RSU：在 RSU 中添加基于人工智能的车辆检测功能，使配备 C-V2X 的车辆能够从网络效应中受益，即使附近的所有车辆都不具备 C-V2X 功能，也能获得额外的好处。该演示展示了智能 RSU 如何与车辆共享其感知以提高安全性。

视频：高级汽车连接演示

4.工业5G网络

我们不断推动创新，以满足最严格的工业系统性能要求，例如延迟和可靠性。今年，我们不仅增强了 OTA 测试平台，还建立了一个创新平台，用于新垂直领域的端到端研究。

5G为智能工厂带来进步：我们最新的智能工厂设置结合了用于协调多点传输的 AI 和 5G 侧链，可连接未来工厂中的更多设备，可靠性高达 99.9999%。 针对新垂直行业的 5G/6G 创新平台：我们的 5G 专用网络测试台位于法国拉尼翁，可与合作伙伴就新垂直行业和用例（例如扩展现实、工业物联网 (IIoT)、无人机和关键任务应用）进行端到端研究和协作。

视频：工业 5G 网络演示

5.工业精准定位

精确定位是工业 4.0 的另一个关键推动因素，5G 系统可以提供高性能连接和厘米级设备定位。这已在我们的 7 GHz 以下许可频段和 60 GHz 免许可频段室内测试台中实施。

使用 ML 进行低于 7 GHz 的定位：我们扩展了 IIoT 测试台，以使用 3.5 GHz 频段进行定位。通过机器学习和射频指纹识别，我们’能够提高定位精度，应对视线受阻和多路径的挑战性室内工业环境。 60 GHz 免许可定位：我们展示了 60 GHz 的精确定位，具有更好的时间和空间分辨率以及易于部署的双重优势，为全球行业提供免许可频段的通用解决方案，以实现高性能连接和定位。

视频：工业精确定位演示

5G 纳斯达克股票代码：高通 高通