5G信号波形是电池吸血鬼？

前言：

随着运营商推进5G服务，3GPP组织正在考虑其他方式来调制无线电信号，改善5G基站和终端设备的高功耗问题。

近期，IEEE Spectrum的副主编Michael Koziol在IEEE 官方网站上发表文章认为，现阶段的5G信号调制方式是电池的吸血鬼，可能会吸干5G手机的电量。

Michael Koziol介绍，3GPP Release 15为5G技术标准奠定了基础，但其中对于无线信号的编码方案，出现了大量的争议。3GPP最后选择了4G技术中的编码方案——正交频分复用（OFDM）作为5G初期的编码标准。

那么，5G是如何陷入潜在的耗电困境的呢?其中，OFDM发挥了很大的作用。使用OFDM传输数据，方法是将数据分割成多个部分，然后以不同的频率同时发送这些部分，使这些部分“正交”(意思是它们互不干扰)。

这样做的代价是OFDM具有较高的峰值平均功率比(PAPR)。一般来说，OFDM信号的正交部分积极地在传递能量——也就是说，防止信号彼此抵消的特性也阻止了各部分的能量抵消其他部分的能量。这意味着任何接收器都需要同时吸收大量能量，而任何发射器都需要同时释放大量能量。这些高能量的实例导致OFDM的高PAPR，使得该方法的能量效率低于其他编码方案，致使终端成本和耗电量受到限制。

Michael Koziol引述了美国国家仪器公司射频和软体无线电研究市场总监James Kimery的看法，Kimery认为运营商并没有真正理解功耗对手机的影响，以及对手机电池寿命的影响。5G对电池的消耗是推高手机价格的因素之一。

Kimery还指出，对耗电量的担忧不仅仅适用于5G手机。他说，中国移动一直"对基站的耗电量大声疾呼。"

根据运营商流出的基站功耗测试数据，5G基站的功耗大约是4G的三倍，高功率要求运营商不得不对当前几乎所有的机房都必须对电源系统进行改造以保证电力供给。

5G基站功耗测试结论（图自：鲜枣课堂）

Michael Koziol介绍，预计今年底前发布的R16版本，将包括中兴通讯的一个研究小组的研究结果，该小组负责探索OFDM替代方案，或许该研究成果可以解决5G设备功耗较大的问题。

中兴通讯袁逸飞团队正在研究一个很有前景的OFDM替代方案——非正交多址技术(NOMA)，可以提供OFDM的优势，同时也可以让多个设备共用一个频段。作为5G物理层关键技术中较为重要的革新技术，中兴通讯牵头的NOMA已于今年3月份在3GPP Rel-15阶段成功立项。

据中兴通讯介绍，NOMA技术将通过降低5G NR空口信令开销、降低终端功耗、增加海量终端连接数、提升频谱效率、降低空口时延、提升可靠性等技术手段，同时支持mMTC海量机器通信、超低时延的uRLLC，并灵活地适配支持非连续突发小包业务的eMBB多种应用场景，全面提升5G网络的资源和能耗使用效率。

但是，Kimery等行业人士对采用非OFDM方案并不乐观“有可能会有另一种选择，但替代的概率并不大。因为之前已经大规模实施了OFDM，这种格局很难改变。”

本文参考：

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

2.http://news.eeworld.com.cn/wltx/ic469947.html

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