5gnr標準是3gpp組織在4g lte標準後,為適應新的移動通訊發展需要,制訂的新標準,它主要考慮的是大資料量、低時延、萬物互聯的應用場景。雖然是新的標準協議,但nr標準仍然處處有著lte標準的「影子」,傳統上做為代差最明顯的物理層核心調製解調技術,nr和lte採用的都是ofdm技術,這明顯區別於2g的gsm採用tdma/fdma技術,3g的wcdma和td-sdma採用的是cdma技術。這也是眾多的業內人士認為5g不夠「新」的原因,理論技術創新應用不如前幾代通訊技術在改朝換代時那麼明顯。雖然在通道編碼方面採用了ldpc和polar編碼,但兩種編碼方式與3g/4g時代用的turbo編碼在吐吞效能上相比,並沒有數量級上質的飛躍,3gpp組織內部討論採用何種通道編碼方式時,也做了激烈的爭論,最後由於ldpc和polar工程上實現起來運算量更少利於實現,而最終做了權衡,長碼字用ldpc,短碼字用polar,當然這裡面也涉及到了產業內各大玩家參與者的利益之爭。
從3g時代的cdma時代開始,到4g/5g時代,無線空口的1個無線幀長(radio frame)都是10ms,體現了其技術體系的一脈相承。不過,nr相對於lte的子幀(sub frame)和時隙(slot)結構有了很大的區別,lte子幀固定為1ms,包含2個時隙,子載波間隔(subcarrier space)固定為15khz,而nr在這方面則靈活變化得多。這種靈活變化,主要是為了適應nr時代的各種應用場景。標準協議定義了乙個引數numerologies(u )來體現這種變化,由 u值的不同,決定了子載波間隔的不同,進而定義了每個無線幀包含的時隙個數、每個子幀包含的時隙個數、每個時隙包含的ofdm符號數的不同。這裡邊最關鍵的定義依據**,在於ofdm子載波間隔的改變,帶來ofdm在時間符號長度上的改變。相同的是,nr在資源塊(resource block,rb)的定義上仍然相同,頻域占用12個子載波,時域占用乙個時隙的長度。
理論上,ofdm時域符號長度(不包含保護間隔),由子載波間隔決定,為其倒數,由此可知,子載波間隔越大,ofdm時域符號長度就長小,這正有利於低時延場景的應用。
每個資源塊(rb)占用頻寬
子載波間隔與符號時長關係
nr物理層上行通道定義有隨機接入通道prach、上行控制通道pucch、上行共享通道pusch,下行通道定義有主同步通道pss、輔同步通道sss、廣播通道pbch、下行控制通道pdcch、下行共享通道pdsch,由此可見,上行通道型別大體和lte相同,但下行通道少了lte的控制格式指示信道pcfich和混合自動重傳指示信道phich。前面說道nr定義了乙個引數集numerologies,那麼,是不是每個上下行通道都可以對應多種 值呢?答案是否定的。
每個物理通道承載的業務型別是有其自身特點的,不必要求每個通道支援所有的 u值引數,那樣系統過於複雜,也不利於工程實現。比如,nr僅在子載波為60khz(u =2)的時候,支援normal和extended兩種cp型別,其它子載波間隔的時候僅支援normal cp型別。那麼,在設計ssb(包含pss、sss、pbch)通道的時候,就不支援子載波間隔為60khz的場景,這是為了給終端在開機檢測接收ssb的時候帶來簡便,節省時間和實現資源,因為如果ssb支援60khz的場景,則要檢測ssb的時候,就要從接收的空口基帶資料中,找到無線幀起始,然後區分cp型別,從而再對接收資料進行相應的ofdm符號級提取資料處理,這無疑帶來工程實現上的複雜繁瑣。
不同於lte裡面的tdd幀結構定義了7種上下行時隙配比無線幀模式,以及9種特殊子幀導頻時隙dwpts、uppts的時長,nr並沒有預先定義嚴格的上下行配比以及特殊子幀配比,代之以靈活的廣播通知模式,在廣播訊息裡告知上下行結構模式,在乙個上下行發射週期內(transmission periodicity),通過告知下行時隙個數(nrofdownlinkslots),下行符號個數(nrofdownlinksymbols),上行符號個數(nrofuplinksymbols),上行時隙個數(nrofuplinkslots)來確定上下行時間結構。通過這種手段,使得nr幀結構可以適應更為靈活的業務結構。
協議裡面包含了6種上下行(ul/dl)週期( periodicity,p)模式,系統可支援其中一種或者多種模式。
以embb(增強型無線寬頻)場景,30khz子載波間隔為例,這裡例舉實現中3種各廠家可能的幀結構。
第一種:
2.5ms雙週期結構,在5ms裡面有兩個不同型別的週期,第乙個2.5ms為dddsu,第二個2.5ms為ddsuu,合在一起為:dddsuddsuu。這種型別有兩個連續上行時隙,意味著能夠接收更遠的隨機接入申請,有利於提公升上行覆蓋。
第二種:
2.5ms單週期結構,以2.5ms為週期,重**射模板dddsu。這種型別下行時隙多,有利於增大下行吞吐量。
第三種:
2ms單週期結構,以2ms為週期,重**射dsdu。這種模式上下行轉換較為均衡,有效減少網路時延。但上下行切換頻繁,需要在上行時隙中犧牲一部分符號做切換。
由前所述,雖然靈活的上下行時隙配置,給靈活的實現各類場景的業務,帶來技術實現上的便利,卻也給傳統的直放站(rp repeater)廠商帶來了麻煩。直放站為了解決訊號覆蓋差的問題,在5g以前的時代,技術上可以實現搜尋無線幀邊界和確定上下行切換時間點後,對接收的無線幀訊號進行中繼放大。因為5g前時代的技術標準,上下行幀結構的切換模式較為固定,變化最多的lte也不超過10種,這種上下行變化少的幀結構特點,給技術上工程實現訊號的再生放大帶來簡單化。然而nr標準中上下行幀結構的不確定性,給實現訊號的再生放大,帶來了巨大挑戰。當然,並非不可實現。
5gnr具體的時域波形和100m頻寬頻譜占用解調情況,可以在下文5gnr射頻鏈路的驗證中,有採用keysight儀器直觀的解調結果:
5gnr 下行rct tm1.1解調接收
5G NR系統資訊
5g nr系統資訊包括主資訊塊 mib,master information block 以及一系列的系統資訊塊 sib,system information block 根據系統資訊中所包含的內容,可以將其分為minimum si以及other si,其中 minimum si中包含了初始接入以及...
5G NR 概念解釋
在看ts 38.331協議規範時,總是遇到一些nr相關的新概念縮寫,不知其然,更不知其所以然,mcg master cell group,主小區組 scg secondary cell group,輔小區組 mcg和scg是雙鏈結 dc,dual connectivity 下的概念,可以簡單理解為u...
5G NR 通道(通道)
在ue和5g基站之間的空中介面上,5g new radio在各種物理通道上承載資訊。這些通道同時承載使用者平面 up 或控制平面 cp 資訊。但是,5g nr協議棧有許多層,每一層都以不同的抽象級別與其對等方進行通訊。高層pdu protocal data unit 不會直接對映到物理層進行傳輸。而...