深入探索5G NR技术!

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NR,全称为New Radio,是一种被称为新空口的通信技术。
 
通过名称可以初步理解,"新空口"这个词包含了"新"和"空口"两个部分。那么,什么是空口?又在哪里体现了新的变化呢?
 
所谓空口,指的是移动通信系统中基站与终端之间的无线接口。移动通信系统主要由终端、基站和核心网这三个组成部分构成两个子系统。终端通常是我们常用的手机,而基站是具备发射信号功能的设备。核心网则承担网络架构的角色,将各个基站连接起来以实现通信。
 
在这其中,手机和基站之间的接口使用电磁波在空气中传播,因此被称为空口。明显可见,空口是基站子系统内部的一套通信机制,与核心网没有直接联系。
 
随着5G时代的到来,基站和核心网这两个子系统的独立性增强。因此,5G具备了非常大的灵活性,既可以独立建网,也可以与4G共同组网。在独立建网的情况下,5G基站与5G核心网相互连接;而在非独立组网时,5G基站既可以连接4G核心网,也可以连接5G核心网。
 
5G的基站子系统包含了4G和5G基站两类,网络子系统也涵盖了4G核心网和5G核心网。此外,5G基站可以连接到4G核心网,同样4G基站也可以与5G核心网相连。因此,无线空口和核心网在这一步分离,各自独立演进。
 
那么,在5G中的 "新空口" 又有何特殊之处呢?
 
下图展示了非独立组网选项3和选项7的架构图。其中,4G基站和5G基站均连接到同一个核心网,共同构成5G的非独立组网体系。
 
在这种情况下,同一部手机具备两个空口连接,即一条连接至4G基站的传统空口,被称为 "旧空口";另一条连接至5G基站的接口则被称为所谓的 "新空口"。
 
5G的新空口是基于4G空口技术设计的,采用OFDM调制方式,并在帧结构上进行了一些改进,修正了4G中存在的一些不合理之处。它增加了对大规模连接和低时延的支持,因此更加灵活且频谱利用效率更高。
 
运营商在部署5G NR时有几种主要方式:
 
非独立部署(NSA):LTE + 5G NR 毫米波
 
这种部署方式主要在现有的LTE网络基础上部署5G NR毫米波,用于增强覆盖热点区域或者用于部署5G固定无线接入。
 
非独立部署(NSA):LTE + 小于6GHz NR频段
 
这种部署方式可以快速实现更好的5G NR覆盖,但是会带来4G LTE和5G NR之间接口和载波聚合等技术复杂性的问题。
 
对于非独立部署,有两种演进路径:
 
路径一:选项3系列 -> 选项2:先部署5G无线接入网,再部署5G核心网,最后将5G无线接入网迁移到5G核心网。
 
路径二:选项3系列 -> 选项7系列或者选项5:先部署5G无线接入网,再部署5G核心网,最后将4G和5G无线接入网一起接入5G核心网。
 
独立部署
 
这种方式直接部署完整的5G网络,简化了非独立部署向5G核心网迁移的过程,减少了复杂性,但是需要完整成熟的5G覆盖和生态系统。
 
关于5G NR频谱的定义和分配,3GPP已经指定了支持的频段列表。5G NR频谱范围可以达到100GHz,并分为两个主要频率范围:
 
频率范围1(FR1):这是6GHz以下的频段,通常使用的频段。
频率范围:450MHz - 6.0GHz
最大信道带宽:100MHz
 
频率范围2(FR2):这是毫米波频段。
频率范围:24.25GHz - 52.6GHz
最大信道带宽:400MHz
5G NR支持16CC(载波聚合)。
 
根据5G NR定义的灵活子载波间隔,不同的子载波间隔对应不同的频率范围。在5G NR频段中,还包括FDD、TDD、SUL和SDL等。
 
目前,全球最有可能优先部署的5G频段是n77、n78、n79、n257、n258和n260,即3.3GHz-4.2GHz、4.4GHz-5.0GHz和毫米波频段26GHz/28GHz/39GHz。
 
5G已经正式商用,但仍然有许多新技术需要我们去探索和学习,共同努力打造完美的5G之路,使各行各业受益。5G值得我们期待!
 
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