為了早日實現5G，Qualcomm 積極致力於 5G 設計，以促進並加快其發展。想要真正讓 5G NR 和 5G 願景變成現實，就不得不說五大關鍵無線發明。

下面就讓 Qualcomm 的 John E. Smee 博士為你介紹一下這五大發明：

發明1

實現2n子載波間隔擴充套件的可擴充套件OFDM引數配置

5G NR 設計中最重要的決定之一是選擇無線電波形和多址接入技術。在已經評估並且將繼續評估多種方式的同時，Qualcomm 透過廣泛研究（一年前在 Qualcomm Research 報告中釋出）發現，正交頻分複用 （OFDM） 體系 —— 具體來說包括迴圈字首正交頻分複用 （CP-OFDM）1 和離散傅立葉變換擴頻正交頻分複用 （DFT-S OFDM）2 ——是面向增強型移動寬頻 （eMBB） 和更多其他場景的正確選擇。

可擴充套件OFDM引數配置

由於 LTE 在下行鏈路中使用 OFDM 並且在上行鏈路中使用 DFT-S OFDM，我們的研究表明，上行鏈路支援 DFT-S-OFDM 和 CP OFDM 具有優勢，基於場景自適應切換對於 DFT-S OFDM 的鏈路預算和 MIMO 空間複用都有好處。最近 3GPP NR 第 14 版研究專案同意在 eMBB 下行鏈路中支援 CP-OFDM 並且針對 eMBB 上行鏈路 DFT-S-OFDM 與 CP-OFDM 形成互補。

既然今天已經在使用 OFDM，那你或許會問“進一步創新路在何方？”

答案是可擴充套件的 OFDM 複頻引數配置。

今天，透過 OFDM 音調（通常稱為子載波）之間的 15 kHz 間隔——這幾乎是固定的 OFDM 引數配置，LTE 支援最多 20 MHz 的載波頻寬。藉助 5G NR，我們已推出可擴充套件的 OFDM 引數配置，它能支援多種頻譜頻段/型別和部署模式。例如，5G NR 必須能夠在有更大通道寬度（例如數百MHz）的毫米波頻段上工作。我們的設計引入能夠隨著通道寬度而擴充套件的 OFDM 子載波間隔，當 FFT 為更大頻寬擴充套件尺寸的時候，也不會增加處理的複雜性。

最近 3GPP 已在 5G NR 第 14 版研究專案中，選定了實現子載波間隔 2n 擴充套件的可擴充套件 OFDM 引數配置。

發明2

靈活、動態、自給式TDD子幀設計

5G NR 設計的另一個關鍵元件是將支援網路運營商在相同頻率上高效複用構想的（和無法預料的）5G 服務的靈活框架。

Qualcomm 針對該 5G NR 框架設計的關鍵元件是自給式整合子幀。透過在相同子幀（例如，以TDD下行鏈路為中心的子幀）內包含資料傳輸和後解碼確認來實現更低延遲。

有了 5G NR 自給式整合子幀，每個傳輸都是在一個時期內完成的模組化事物（例如，下行授權 》 下行資料 》 保護時間 》 上行確認）。除更低延遲之外，該模組化子幀設計支援前向相容性、自適應 UL/DL 配置、先進互易天線技術（例如，基於快速上行探測的下行大規模 MIMO 導向）以及透過增加子幀頭（例如，免授權頻譜的競爭解決頭）支援的其他使用場景 — 讓該項發明成為滿足許多 5G NR 需求的關鍵技術。

自給式整合子幀設計（例如，TDD下行鏈路）

發明3

先進、靈活的LDPC通道編碼

連同可擴充套件引數配置和靈活的 5G NR 服務框架，物理層設計應包括可提供穩健效能和靈活性的高效通道編碼方案。儘管 Turbo 碼一直非常適合 3G 和 4G ，但 Qualcomm Research 已證明，從複雜性和實現角度來看，當擴充套件到極高吞吐量和更大塊長度（block lengths）時，低密度奇偶校驗碼 （LDPC） 具有優勢。

此外，LDPC 編碼已被證明，對於需要一個高效混合 ARQ 體系的無線衰落通道來說，它是理想的解決方案。因此，最近 3GPP 選定先進的 LDPC 作為 eMBB 資料通道編碼方案。

靈活的LDPC碼支援吞吐量擴充套件

發明4

先進大規模MIMO天線技術

Qualcomm 的 5G 設計還促進 MIMO 天線技術發展。透過智慧地使用更多天線，可以提升網路容量和覆蓋面。即，更多空間資料流可以顯著提高頻譜效率（例如，藉助多使用者大規模MIMO），支援每赫茲傳輸更多位元，並且智慧波束成形和波束跟蹤可以透過在特定方向聚焦射頻能量來擴充套件基站範圍。

Qualcomm 已展示 5G NR大規模 MIMO 技術將如何在具有3D波束成形能力的基站，利用 2D 天線陣列開啟 6 GHz 以下頻譜的更高頻段。藉助快速互易 TDD 大規模MIMO，測試結果顯示，面向在 3 GHz 至 5 GHz 頻段工作的 5G NR 新部署重用現有宏蜂窩基站是可行的。全新多使用者大規模 MIMO 設計的這些測試結果顯示，容量和小區邊緣使用者吞吐量顯著提升，這對提供更統一的 5G 移動寬頻使用者體驗很關鍵。

Qualcomm 的 5G 設計不僅面向宏/小型基站部署支援使用 3 至 6 GHz頻段的更高頻率，而且將面向移動寬頻開闢 24 GHz以上頻段毫米波新機會。在這些高頻上可用的充裕頻譜能夠提供將重塑資料體驗的極致資料速度和容量。但是，動用毫米波伴隨著一系列自身挑戰。在這些更高頻段上傳輸，遭遇高得多的路徑損失並且容易受阻擋。但正如透過廣泛測試Qualcomm Research 5G毫米波原型系統所證明的那樣，動用毫米波頻段的創想不再遙不可及。

Qualcomm 正利用基站和終端中的大量天線單元以及智慧波束成形和波束跟蹤演算法展示持續寬頻通訊，甚至包括非視距通訊和終端移動。Qualcomm 在該領域的早期研發已帶來首款 5G 調變解調器 — 將支援早期 5G 毫米波試驗和部署的高通驍龍 X50 5G 調變解調器。

Qualcomm Research 5G毫米波原型系統在28 GHz工作

發明5

先進頻譜共享技術

頻譜是行動通訊最重要的資源，獲得更多頻譜意味著網路可以提供更高使用者吞吐量和容量。但是頻譜稀缺，Qualcomm 正在尋找充分利用現有資源的創新方式。Qualcomm 正在開創頻譜共享技術，例如 LTE-U/LAA、LWA、LSA、CBRS 和 MulteFire。

5G NR設計為原生支援全部頻譜型別，靈活地利用潛在頻譜共享新正規化，因幀結構的設計具有前向相容性。這創造在 5G 中將頻譜共享提升到新水平的創新機會。這些創新將提供更多可用頻譜，但也透過支援可動態適應載荷工況的協作式分層共享機制提高總體利用率。為了讓其變成現實，最近 Qualcomm 釋出 5G NR 頻譜共享原型系統，推動 3GPP 標準化並支援影響深遠的試驗。

5G NR頻譜共享支援充分利用全部頻譜型別

這五大關鍵發明僅僅是 Qualcomm 5G 設計一部分的幾項驚人發明。如果沒有合適的硬體、軟體和韌體推動，它們將只是紙上概念。Qualcomm 的 5G NR原型系統不僅用作公司 5G 設計的測試平臺，還是密切跟蹤 3GPP 標準化進度的試驗平臺，支援與領先行動網路運營商和基礎設施廠商開展 5G NR 試驗，例如 Qualcomm 最近宣佈與 SK 電信和愛立信開展試驗。這些活動對加快大規模5G商用網路部署至關重要。

5G網路的理論下行速度10Gb/s（相當於下載速度1.25GB/s） 其原理是什麼？文將盡可能的拋開專業術語 為大家帶來通俗易懂的講解眾所周知 電磁波的理論速度是一定的。這個速度是無法改變的。所以我們只能提升一次傳輸的資料量。就是提升頻寬頻寬增大 速度提升明顯！

舉個例子 ：一條傳送帶每小時只能傳送1噸貨物。那麼我開通十條傳送帶呢？那就是十噸！

所以無線通訊是怎麼增加頻寬的呢？簡單的解決方案就是擴充套件可用頻率！目前行動通訊主要集中在3GHz以下的頻率。資源十分擁擠。如圖： 所以5G網路必須跳出這個牢籠！利用更高頻率電磁波傳輸資料。預測開發30～60GHz的頻段。屆時所能頻率將增加好幾倍！ 沒太懂？為什麼增加了幾倍？那算一下1～3G Hz 和30～60G Hz包含的頻率各是多少？(●—●)

接下來 有了更廣的頻率使用範圍。我們要怎麼用呢？

由公式：光速＝頻率×波長 光速是一定的 頻率越大波長越小。這會帶來兩個問題：

1.波長減小，用的需要重新設計接受天線。需要用更小的天線接收。天線縮小 可以在同一個裝置上安裝更多天線！這種優勢也能更好的實現載波聚合 更好的同時使用多個頻率。

2.波長減小，繞射能力減弱。比如光！光就是更高頻率的電磁波。沿直線傳播。易被障礙物遮擋。覆蓋能力弱。為此我們又提出了微基站的解決方案。靠更小 更多的基站來解決覆蓋率問題。相比於現在。訊號強度分佈更加均勻。

所以同時用多個頻率 基本實現定向傳輸資料 這就是5G的特點和原理！

以上涉及到了載波聚合、波束賦形技術、高階MIMO、微基站等概念。感興趣的讀者可以查資料深度瞭解一下

5G 值得期待！

一方面網路速度得到極大提高；另外一方面，會同時進行無線“充電”，只要裝置有了5G模組，在接收網路訊號的同時也可以接收“能量”，這樣，就免去了更換電池，充放電的問題了。