一張圖帶你了解5G首版標(biāo)準(zhǔn)

今天， 5G就像一幅抽象畫，每個人都有不同的理解。本文希望通過簡述5G首版標(biāo)準(zhǔn)R15，為你展現(xiàn)一個最真實(shí)的5G。

5G定義了增強(qiáng)型移動寬帶(eMBB)、超可靠低延遲通信(URLLC)、大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC)三大場景。

針對這三大場景，在2018年6月已完成的3GPP R15標(biāo)準(zhǔn)不僅定義了5G NR(新無線)以滿足5G用例和需求，還定義了新的5G核心網(wǎng)(5GC)，以及擴(kuò)展增強(qiáng)了LTE / LTE-Advanced功能。

一張圖看懂系列之5G R15標(biāo)準(zhǔn)…

5G NR

R15 5G NR主要針對eMBB和URLLC兩大場景定義了新規(guī)范。

eMBB

針對eMBB場景，NR主要定義了三大類技術(shù)：高頻/超寬帶傳輸、Massive MIMO、靈活的幀結(jié)構(gòu)和物理信道結(jié)構(gòu)。

高頻/超寬帶傳輸

高頻： NR指定了兩大頻段范圍FR1和FR2，F(xiàn)R1(450MHz-6GHz)，F(xiàn)R2(24.25GHz-52.6GHz)。

超寬帶：FR1的信道/單載波帶寬高達(dá)100MHz，F(xiàn)R2的單載波帶寬高達(dá)400MHz。

此外，物理層還支持載波聚合(CA)和雙連接技術(shù)，可聚合多達(dá)16個載波，以實(shí)現(xiàn)更高速傳輸。

LTE頻段不高于3GHz，單載波帶寬僅為20MHz，因此，高頻和超寬帶是5G與4G的主要區(qū)別。

既然NR引入了更高更寬的頻段，由于高頻信號對多徑衰落和相位噪聲更敏感，如果像LTE一樣，所有頻率的OFDM子載波間隔都相同，顯然已無法適應(yīng)，因此，NR還支持15，30，60和120kHz多個OFDM子載波間隔來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

Massive MIMO

Massive MIMO標(biāo)準(zhǔn)化工作定義了諸如參考信號設(shè)計、波束管理等技術(shù)，以期在基站上支持多達(dá)256個天線單元，在終端側(cè)支持多達(dá)32個天線單元，以在高頻段中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模MIMO傳輸。

為了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，下行最高支持單用戶8層和多用戶12層MIMO傳輸，上行最高支持單用戶4層MIMO傳輸。

對于高頻段，波束賦形是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它可以增強(qiáng)覆蓋范圍。在4G時代，由于使用頻段較低，可采用數(shù)字波束賦形技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其波束賦形在數(shù)字域中生成，但這種方式無法應(yīng)對5G高頻段Massive MIMO， 5G NR采用了數(shù)字和模擬混合實(shí)現(xiàn)波束賦形。

靈活的幀結(jié)構(gòu)/物理信道結(jié)構(gòu)

如前所述，NR支持多個子載波間隔，在頻域上子載波間隔可更寬，在時域上OFDM符號可更短，比如，LTE的子載波間隔為15KHz，現(xiàn)在5G NR的子載波間隔可達(dá)120KHz，相對LTE，OFDM符號長度縮短了八分之一，從而可實(shí)現(xiàn)更低時延傳輸。

5G NR還可靈活改變控制和數(shù)據(jù)信道的分配單元中的OFDM符號數(shù)量，并可根據(jù)上下行業(yè)務(wù)比率靈活改變幀結(jié)構(gòu)中的上下行時隙比。

URLLC

URLLC旨在支持或協(xié)助完成一些近實(shí)時和高可靠性需求的關(guān)鍵任務(wù)型業(yè)務(wù)，比如自動駕駛、工業(yè)機(jī)器人和遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

如前所述，通過使用更寬的子載波間隔并減少OFDM符號數(shù)量可實(shí)現(xiàn)更低時延的通信，另一方面，為了實(shí)現(xiàn)高可靠性，R15還為URLLC定義了新的CQI(信道質(zhì)量指示符)和MCS(調(diào)制和編碼方案)。

增強(qiáng)LTE / LTE-Advanced

4G LTE / LTE-Advanced針對eMBB、mMTC和URLLC三大場景都進(jìn)行了功能擴(kuò)展和增強(qiáng)，其中，其中5G mMTC場景主要基于LTE / LTE-Advanced技術(shù)擴(kuò)展，以適應(yīng)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)通信

eMBB

針對eMBB場景，LTE / LTE-Advanced功能增強(qiáng)主要包括：

1024QAM支持

為了進(jìn)一步提高峰值數(shù)據(jù)速率，R15定義了1024QAM，以及減少了DM-RS(解調(diào)參考信號)開銷。

增強(qiáng)型CoMP(協(xié)同多點(diǎn)傳輸)

增強(qiáng)型CoMP支持非相干聯(lián)合傳輸，兩個基站可在不知道彼此的信道狀態(tài)信息(CSI)的情況下發(fā)送不同的數(shù)據(jù)序列。

8天線技術(shù)

終端配置8個接收天線，可擴(kuò)展小區(qū)下行覆蓋范圍，同時，配合8層MIMO可大幅提升下行速率。

各種干擾抑制技術(shù)

R15還定義了多項(xiàng)增強(qiáng)型LTE / LTE-Advanced功能以降低小區(qū)間的干擾。其中，有一項(xiàng)功能旨在小區(qū)低負(fù)荷狀態(tài)下減少CRS(小區(qū)參考信號)傳輸，以降低干擾、節(jié)省基站功耗。此外，還定義了一些基站和終端的干擾抑制技術(shù)。

增強(qiáng)載波聚合(CA)功能

早期的載波聚合，由于需測量候選載波質(zhì)量以及啟動RF信道，存在終端處理延遲，為了解決這些問題，R15定義了一種機(jī)制，在終端處于空閑態(tài)下提前測量候選載波的無線信號質(zhì)量，并在SCell之前提前初始化RF信道。

上行數(shù)據(jù)壓縮

在TDD模式下，上下行比率通常強(qiáng)調(diào)下行鏈路，因此可用于上行傳輸?shù)臒o線資源是有限的，為了提升上行鏈路頻譜利用率，R15定義了上行數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制，主要對IP層及以上的分組報頭進(jìn)行壓縮。

視頻QoE測量功能/內(nèi)容緩存

隨著移動視頻興起，在移動通信環(huán)境中提升視頻體驗(yàn)(QoE)成為運(yùn)營商重點(diǎn)關(guān)注的問題。為了測量現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的QoE，R15定義了一種可以直接從終端收集QoE測量值的機(jī)制，稱為最小化路測(MDT)。

同時，R15還研究了將視頻內(nèi)容緩存至靠近基站的服務(wù)器的機(jī)制，以減少下載視頻時的時延。通過該機(jī)制，終端直接從基站或附近的內(nèi)容服務(wù)器下載數(shù)據(jù)，而不必再經(jīng)過回傳至核心網(wǎng)，從而減少時延。