Verizon 5G标准解读

董辰辉

2016年7月，美国移动运营商Verizon宣布完成其5G无线标准的制定。

此次发布的标准包含描述物理层（Layer 1）的V5G.200系列：

· TS V5G.201：总体描述
· TS V5G.211：物理信道与调制
· TS V5G.212：复用与信道编码
· TS V5G.213：物理层流程

描述高层（Layer 2 & Layer 3）的V5G.300系列将在随后发布。

以下解读V5G.200系列的主要技术特性。

1、Waveform/波形

上行链路与下行链路均采用OFDM with CP。

在LTE系统中，上/下行waveform分别采用SC-FDM/OFDM with CP。在Verizon 5G标准中，上下行Waveform进行了统一。

2、Duplex Operation/双工方式

双工方式采用TDD。

该双工方式是由Verizon 5G应用的主要目标场景及目标频段（如28GHz）决定的。

3、Bandwidth/带宽

单载波带宽100MHz。

与可配置的LTE单载波带宽不同，100MHz为Verizon 5G系统的唯一带宽，为LTE最大单载波带宽的5倍。

该系统支持至多8个载波的载波聚合。

4、Resource block/资源块

1个资源块包含12个子载波，子载波间隔为75kHz。

在当前3GPP NR（New Radio）的讨论中，初步决定子载波间隔以15kHz为基准，子载波间隔可以是15kHz的N（N=2^n）倍。75kHz的选项在3GPP NR的讨论中未被最终排除。

5、Frame Structure/帧结构

帧结构主要特点：

· 一个无线帧长度10ms，包含50个子帧（每个子帧长度0.2ms）；
· 数据上、下行传输可以子帧为单位进行动态切换；
· 子帧采用“自包含/self-contained”结构。

自包含子帧的主要特点：

· 自包含子帧可以是以下组合之一；
· 1个子帧包含下行控制信令及下行数据传输；
· 1个子帧包含下行控制信令、下行数据传输及上行控制信令；
· 1个子帧包含下行控制信令及上行数据传输；
· 1个子帧包含下行控制信令、上行数据传输及上行控制信令。

以上技术特性与3GPP NR系统设计的目标基本吻合，即：更短的子帧、在同一子帧内完成ACK/NAK反馈的自包含子帧结构。

6、Physical Channel/物理信道

下行物理信道：xPDSCH、xPDCCH、xPBCH/ePBCH。

上行物理信道：xPRACH、xPUSCH、xPUCCH。

就逻辑功能而言，该标准的物理信道与LTE并无本质区别。

7、Modulation/调制方式

上/下行链路支持以下调制方式：

· QPSK, 16QAM and 64QAM in the downlink and uplink。

与LTE-A/NR的设计不同，该标准并未采用更高阶的调制方式，256QAM甚至1024QAM并未被采用。

8、Channel coding/信道编码

采用LDPC码，Turbo码为可选。

更加有利于Pipeline并行处理、有利于缩短译码时延的LDPC码终于走上前台。在3GPP NR中仍在讨论的Polar码未被采用。

9、Beamforming/波束赋形

波束赋形在Verizon 5G标准中占有重要位置。

· 波束赋形分为模拟赋形与数字赋形：
· 模拟赋形的波束方向可动态切换；
· 数字赋形以预编码的方式实现。

下行传输最多支持8天线，允许至多8流传输，在MU-MIMO模式下，每用户最多支持2流。

在系统设计中：

· 定义BRS（Beam Reference Signal），每个BRS支持至多8个天线端口；
· UE通过下行BRS完成RSRP测量，并完成BSI（beam state information）上报。
· BSI中包含BI（beam index）及对应的BRS RSRP。

以上设计的实质是通过模拟赋形与数字赋形的结合，完成空分多用户接入。

与3GPP NR的设计思路不同，该标准并未实现更多天线端口数（>8）的扩展。

10、总结

一个小而聚焦的标准。

包含了很多5G技术元素，包括更宽的带宽、更短的帧长、自包含帧结构、LDPC编码，以及在MIMO赋形方式上的改进等。

对应的应用场景也很聚焦，优先场景之一是固定无线接入，即利用高频段无线接入解决宽带的“最后一公里”接入问题。

正因如此，在很多技术特性上做了相当程度的简化，如MIMO端口数的扩展、更高阶调制等。同时，该标准对物联网（mMTC & URLLC）的支持也未做更多涉及。

在3GPP 5G标准正在进行的过程中，一个3GPP主流成员联合相关合作伙伴抢先发布自己的5G标准，这在3GPP代际演进的过程中未曾出现过，其对3GPP正在进行的5G标准化的影响也是不言而喻的。

后续如何进展，取决于产业界成员的视野及智慧，让我们拭目以待。

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