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5G

为什么我的网约车在两个街区外等我?

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在试图进行精准定位的时候,互调失真 (IMD) 是5G运营商、设备制造商和消费者不可忽视的问题。

5G改变了游戏规则。无论是更高的带宽、更低的延迟还是更大的灵活性,5G从各个方面都远胜于前几代技术。然而,5G也存在若干问题。第一个问题众所周知:由于使用更高的频率,其信号传播距离有限,穿透性也相对较低——这也就意味着运营商必须配备更多的发射机或为现有的发射机配备额外的小型蜂窝基站。然而,另一个鲜为人知的问题则是对现代定位、导航和授时(PNT)系统所产生的干扰。

简单来说,很多地区的新一代5G网络采用了非独立组网(NSA)模式部署,因为这种方式可以继续利用现有的4G设施,从而方便运营商的网络搭建。然而,由于5G智能手机需要使用LTE作为控制平面,同时又使用5G作为数据平面,两部分的同时工作就会造成一种被称为互调失真(IMD)的干扰。

想象一下你所使用的智能手机。在装满集成电路(IC)的光滑机身内,还配备着全球导航卫星系统(GNSS)的接收器。现在这种芯片组的性能比十年前的要强大很多。它甚至可以在熙熙攘攘的城区接收卫星信号——这在之前是不可能实现的。然而,与此同时,这种芯片组对于干扰极为敏感,在某些情况下,互调失真可能会使其生成极不准确的定位数据。

更小、更喧闹

自马可尼(Marconi)在19世纪末期发明第一台无线电以来,人们一直致力于设计能够缓解潜在干扰的产品。然而,由于设备变得越来越小、越来越紧凑,这个问题也就变得越来越复杂。劣质配件、共享天线甚至半导体衬底层的细微杂质都可能导致互调失真。

互调失真是真实存在的问题。无论是在实验室还是现实生活中,我们都可以找到很明显的例子,说明其对于基于位置的应用程序所产生的严重影响。例如,一部在实验室中能够实现定位精准度为10米的手机,在人口密集的城区使用非独立组网的5G网络时,其定位偏差能达到好几公里。然而,如果将同一设备放在使用不同频段的其他运营商的5G网络上,它是可以正常工作的!造成这一问题的原因与变量很多,包括运营商5G网络的设计方式、手机的品牌及型号、地理位置以及GNSS信号强度等。

为了方便普通大众的理解,我刻意将这个复杂问题简化了。然而,在使用5G网络时,这一问题会造成众多负面影响,其中最主要的就是导致新用户的5G体验较差。想象一下这样的情形:用户使用崭新的5G智能手机预约一辆网约车,结果由于互调失真,GNSS数据遭到严重干扰,导致司机抵达的地点是在两个街区以外。用户应该怪谁呢? 手机? 网约车公司? 还是5G网络? 或者,如果是报警、急救等紧急服务,接听者收到的是不精确的定位信息,从而导致响应延迟——即使只是延迟了一分钟,也可能是生死攸关的。这仅仅是几个例子,但这个问题有可能影响无数用户。

与行业合作

思博伦目前正在与几家运营商合作,试图确认并控制这一问题。实际上,修复这一问题并非易事,因为其原因是综合性的,包括硬件、网络、频段及位置等。但在可预见的将来,我们一直会使用非独立组网的5G网络,因此我们必须要重视这一问题。

对于很多运营商来说,第一步是测试其自有品牌或者与自身网络绑定的手机,确保它们没有受到此类干扰的影响。接下来,运营商需要测试当前最流行的手机,创制一个”好手机”、”坏手机”的列表,这样客户服务中心至少可以为客户提供服务了。

我们还与手机制造商合作,他们在自己的实验室中使用思博伦的设备来模拟不同的运营商网络场景,以确保他们的手机能够正常工作。这些数据可以为持续不断的设计过程提供帮助,并可能有助于适时进行基于软件的无线修复。这种方法应该受到鼓励和推广,因为无视这个问题会给客户服务团队带来更多的麻烦,同时可能会损害手机、运营商甚至整个5G转型过程的品牌声誉。

C波段的困境

积极的一面是,有几款设计精良的高端手机能够在大多数运营商环境下对互调失真提供有效的屏蔽。然而,拥挤的C波段(范围从3.7 GHz到4.2 GHz)由于此类干扰产生的问题最为严重。随着越来越多的C波段频谱的出售,这种情况会越来越糟糕,因此我们绝不能忽视它。

据我们所知,有两三个知名手机品牌正在对其最新的5G设备进行测试,以确保它们能够有效抵制互调失真;同时,我们也敦促其他手机品牌的参与。另外,运营商最好能够坚决要求制造商对其代售的手机进行相关测试。

5G改变了游戏规则,而互调失真并不是任何一方的错——这只是我们在追求创新与技术进步的过程中不幸制造的副产品。然而,如果我们想要实现5G技术的无缝转型并为所有用户带来利益,我们必须要让人们认识到这一问题的存在,并共同解决它。

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William Chan

高级产品经理

William Chan是思博伦通信的高级产品经理,主要负责自动化设备测试的蜂窝辅助定位解决方案。他积极参与3GPP、CTIA、PTCRB及GCF组织,并在其中作为定位测试的测试规范、测试计划及验证流程的主要参与者,范围涵盖OTDOA及ECID等GNSS和蜂窝定位技术。从GSM时代的EOTD到目前5G NSA/SA系统的定位测试,他在这一领域已经工作超过18年。他经常与美国各大运营商的专家们一起工作,确定测试的规范与计划,以满足FCC E911不断发展的要求。