新技术 | 一文读懂5G首版标准

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今天, 5G就像一幅抽象画,每个人都有不同的理解。本文希望通过简述5G首版标准R15,为你展现一个最真实的5G。

5G定义了增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟通信(URLLC)、大规模机器类型通信(mMTC)三大场景。

针对这三大场景,在2018年6月已完成的3GPP R15标准不仅定义了5G NR(新无线)以满足5G用例和需求,还定义了新的5G核心网(5GC),以及扩展增强了LTE / LTE-Advanced功能。

一张图看懂系列之5G R15标准…

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5G NR

R15 5G NR主要针对eMBB和URLLC两大场景定义了新规范。

eMBB

针对eMBB场景,NR主要定义了三大类技术:高频/超宽带传输、Massive MIMO、灵活的帧结构和物理信道结构。

高频/超宽带传输

高频: NR指定了两大频段范围FR1和FR2,FR1(450MHz-6GHz),FR2(24.25GHz-52.6GHz)。

超宽带:FR1的信道/单载波带宽高达100MHz,FR2的单载波带宽高达400MHz。

此外,物理层还支持载波聚合(CA)和双连接技术,可聚合多达16个载波,以实现更高速传输。

LTE频段不高于3GHz,单载波带宽仅为20MHz,因此,高频和超宽带是5G与4G的主要区别。
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既然NR引入了更高更宽的频段,由于高频信号对多径衰落和相位噪声更敏感,如果像LTE一样,所有频率的OFDM子载波间隔都相同,显然已无法适应,因此,NR还支持15,30,60和120kHz多个OFDM子载波间隔来进行数据传输。

Massive MIMO

Massive MIMO标准化工作定义了诸如参考信号设计、波束管理等技术,以期在基站上支持多达256个天线单元,在终端侧支持多达32个天线单元,以在高频段中实现大规模MIMO传输。

为了实现高速数据传输,下行最高支持单用户8层和多用户12层MIMO传输,上行最高支持单用户4层MIMO传输。

对于高频段,波束赋形是一项关键技术,它可以增强覆盖范围。在4G时代,由于使用频段较低,可采用数字波束赋形技术实现,其波束赋形在数字域中生成,但这种方式无法应对5G高频段Massive MIMO, 5G NR采用了数字和模拟混合实现波束赋形。
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灵活的帧结构/物理信道结构

如前所述,NR支持多个子载波间隔,在频域上子载波间隔可更宽,在时域上OFDM符号可更短,比如,LTE的子载波间隔为15KHz,现在5G NR的子载波间隔可达120KHz,相对LTE,OFDM符号长度缩短了八分之一,从而可实现更低时延传输。

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5G NR还可灵活改变控制和数据信道的分配单元中的OFDM符号数量,并可根据上下行业务比率灵活改变帧结构中的上下行时隙比。

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