5G 會榨乾手機的電池？

隨著運營商逐步推出 5G，3GPP 行業聯盟（Third Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計劃）正在考慮採用其他方式來調製無線電信號。一些專家表示，3GPP 應為 5G 服務選擇一個更有效的調製方案。也有專家認為，在 Release 15 版本里，作為編碼選項的正交頻分復用(OFDM)可能會在 5G 設備和基站中消耗太多的電能。

作者 | Michael Koziol

譯者 | 馨怡，責編 | 屠敏

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

以下為譯文：

2017年，3GPP的成員們就是否加快5G標準的發展爭論不休。最初沃達豐(Vodafone)提議了一項預案，通過各個行業同步開發5G技術涉及的多個方面，從而更快地交付5G網路。這項預案最終得到3GPP聯盟其他成員的一致認可。

這一提議也影響了後續所作出的每一個決定。其中一個涉及到5G網路應該如何編碼無線信號。3GPP的Release 15版為5G奠定了基礎，最終選擇了正交頻分復用(OFDM)作為編碼選項，這是4G的延續。

預計在今年年底還將發布最新的Release 16版。該版本是研究小組提出的替代方案。因為5G需要更多的基站來提供服務，並連接數十億移動和物聯網設備，OFDM可能會在5G設備和基站中消耗太多的電能。所以在下一個5G版本中，業界可能會更新無線標準。

「我不認為運營商真正理解5G對手機的影響，以及給電池壽命造成的傷害，」 美國國家儀器公司（National Instruments Corp.）的RF和軟體無線電研究員James Kimery說，「5G將會增加價格消費，主要是電池消費。」

Kimery指出，不僅是5G手機有這樣的擔憂，中國移動一直對基站的耗電量直言不諱。一般來說，5G基站的耗電量大約是4G基站的三倍，而同樣的區域5G基站通常比4G基站覆蓋的更多。

那麼，5G是如何陷入潛在的耗電困境呢？

OFDM發揮了很大的作用。使用OFDM傳輸數據，是將數據分割成多個部分，然後以不同的頻率同時發送，它們彼此正交互不干擾。

一般來說，OFDM信號的正交部分不會消減能量的傳遞，也就是說，防止信號互相抵消的特性也防止了各部分的能量互相抵消。這意味著任何接收器都需要同時吸收大量能量，而任何發射器都需要同時釋放大量能量。這些高能量導致OFDM的高PAPR（峰值平均功率比），使得該方法的能量效率低於其他編碼方案。

中興通訊(ZTE Corp.)無線標準首席工程師Yifei Yuan說，5G會帶來很多新興應用，而高PAPR的代價會限制5G的進一步發展和應用。作為3GPP的5G非正交多址可能性研究小組的成員，他特別指出了大規模的機器通信，比如大規模的物聯網部署。

通常，當多個用戶（如一組物聯網設備）進行通信時，通常使用正交頻分多址(OFDMA)進行組織，OFDMA為每個用戶分配一塊頻譜。對於大型物聯網網路來說，為每台設備使用不同頻譜的方法可能會導致失控，因而在Release 15版為5G物聯網設備的通信建立了OFDMA，很大程度上也是因為它也可以在4G網路上使用。

Yuan的團隊正在考慮一個很有前景的替代方案——非正交多址(NOMA)，它可以提供OFDM的優勢，還能在相同的頻譜上進行復用。

目前，Yuan認為OFDM和OFDMA將滿足5G的早期需求。他預計5G將首先在智能手機上使用，計劃於2019年12月發布Release 16版之後，5G大規模物聯網通信等應用程序至少還要一兩年才會問世。

但是如果網路供應商想要更新設備以支持NOMA，很可能會增加成本。「這不會是免費的，」Yuan說，「特別是基站需要更新軟體來支持NOMA，也可能需要更先進的和更強處理能力的接收器或其他硬體的升級。」

然而，Kimery對於該行業將採用任何的非OFDMA選項並不樂觀。「有可能會有另外的選擇，」他表示，「但是這種可能性不大，一旦某一方案得到實施，就很難改變。」

原文：https://spectrum.ieee.org/telecom/wireless/5gs-waveform-is-a-battery-vampire

本文為 CSDN 翻譯，轉載請註明來源出處。

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