5G 会榨干手机的电池？

随着运营商逐步推出 5G，3GPP 行业联盟（Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）正在考虑采用其他方式来调制无线电信号。一些专家表示，3GPP 应为 5G 服务选择一个更有效的调制方案。也有专家认为，在 Release 15 版本里，作为编码选项的正交频分复用(OFDM)可能会在 5G 设备和基站中消耗太多的电能。

作者 | Michael Koziol

译者 | 馨怡，责编 | 屠敏

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

以下为译文：

2017年，3GPP的成员们就是否加快5G标准的发展争论不休。最初沃达丰(Vodafone)提议了一项预案，通过各个行业同步开发5G技术涉及的多个方面，从而更快地交付5G网络。这项预案最终得到3GPP联盟其他成员的一致认可。

这一提议也影响了后续所作出的每一个决定。其中一个涉及到5G网络应该如何编码无线信号。3GPP的Release 15版为5G奠定了基础，最终选择了正交频分复用(OFDM)作为编码选项，这是4G的延续。

预计在今年年底还将发布最新的Release 16版。该版本是研究小组提出的替代方案。因为5G需要更多的基站来提供服务，并连接数十亿移动和物联网设备，OFDM可能会在5G设备和基站中消耗太多的电能。所以在下一个5G版本中，业界可能会更新无线标准。

“我不认为运营商真正理解5G对手机的影响，以及给电池寿命造成的伤害，” 美国国家仪器公司（National Instruments Corp.）的RF和软件无线电研究员James Kimery说，“5G将会增加价格消费，主要是电池消费。”

Kimery指出，不仅是5G手机有这样的担忧，中国移动一直对基站的耗电量直言不讳。一般来说，5G基站的耗电量大约是4G基站的三倍，而同样的区域5G基站通常比4G基站覆盖的更多。

那么，5G是如何陷入潜在的耗电困境呢？

OFDM发挥了很大的作用。使用OFDM传输数据，是将数据分割成多个部分，然后以不同的频率同时发送，它们彼此正交互不干扰。

一般来说，OFDM信号的正交部分不会消减能量的传递，也就是说，防止信号互相抵消的特性也防止了各部分的能量互相抵消。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。这些高能量导致OFDM的高PAPR（峰值平均功率比），使得该方法的能量效率低于其他编码方案。

中兴通讯(ZTE Corp.)无线标准首席工程师Yifei Yuan说，5G会带来很多新兴应用，而高PAPR的代价会限制5G的进一步发展和应用。作为3GPP的5G非正交多址可能性研究小组的成员，他特别指出了大规模的机器通信，比如大规模的物联网部署。

通常，当多个用户（如一组物联网设备）进行通信时，通常使用正交频分多址(OFDMA)进行组织，OFDMA为每个用户分配一块频谱。对于大型物联网网络来说，为每台设备使用不同频谱的方法可能会导致失控，因而在Release 15版为5G物联网设备的通信建立了OFDMA，很大程度上也是因为它也可以在4G网络上使用。

Yuan的团队正在考虑一个很有前景的替代方案——非正交多址(NOMA)，它可以提供OFDM的优势，还能在相同的频谱上进行复用。

目前，Yuan认为OFDM和OFDMA将满足5G的早期需求。他预计5G将首先在智能手机上使用，计划于2019年12月发布Release 16版之后，5G大规模物联网通信等应用程序至少还要一两年才会问世。

但是如果网络供应商想要更新设备以支持NOMA，很可能会增加成本。“这不会是免费的，”Yuan说，“特别是基站需要更新软件来支持NOMA，也可能需要更先进的和更强处理能力的接收器或其他硬件的升级。”

然而，Kimery对于该行业将采用任何的非OFDMA选项并不乐观。“有可能会有另外的选择，”他表示，“但是这种可能性不大，一旦某一方案得到实施，就很难改变。”

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

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