带你读《5G 无线增强设计与国际标准》第一章5G无线增强设计概述1.1 5G无线增强设计概览-阿里云开发者社区

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带你读《5G 无线增强设计与国际标准》第一章5G无线增强设计概述1.1 5G无线增强设计概览

简介: 《5G 无线增强设计与国际标准》第一章5G无线增强设计概述1.1 5G无线增强设计概览
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随着第一版5G国际标准(3GPPNRR15版本)于 2018年 9月正式冻结,5G的大门正式开启。5G技术的广泛应用给人们生活的方方面面带来巨大改变。根据ITU的愿景,5G将渗透到未来社会的各个领域,以用户为中心构建全方位的信息生态系统。其中,5G用户体验速率可达 100Mbt/s~1Gbt/s,能够支持移动虚拟现实等极致的业务体验;5G峰值速率可达   10Gbt/s~20Gbt/s,流量密度可达  10Mbt/(s·m2),能够支持未来千倍以上移动业务流量的增长;5G连接数密度可达 100万个/平方米,能够有效支持海量的物联网设备;5G传输时延可达毫秒量级,可满足车联网和工业控制的严苛要求;5G能够支持500km/h的移动速度,能够在高铁环境下满足良好的用户体验。此外,为了保证对频谱和能源的有效利用,5G的频谱效率将比 4G提高3~5倍,能效将比 4G提升100倍。


3GPPNRR15版本完成了一系列基础的设计。这些基础的设计包括帧结构设计、接入设计、调制编码设计、大规模天线设计、控制信道设计及多种接入架构设计。相对于4G系统,5G  NR  的系统设计更加灵活,可以支持更多的基本参数配置、上下行对称的波形设计、自包含且灵活的帧结构配置;同时,5GNR中还引入了一系列的新技术,其中比较有代表性的是控制信道采用的 Poar码(极化码)、数据信道采用的 LDPC码。


总体来说,NRR15版本的设计巳经满足了ITU对于5G各项基础指标的要求。但是,相对于宏大的 5G愿景,该版本标准在多个维度尚需进行扩展和增强。对于传统的增强移动宽带(eMBB,EnhancedMob   eBroadband)业务,NRR15版本巳经提供了很好的支持,但是在大规模天线的码本设计、终端的节能、网络的覆盖、定位、接入流程、 高低频的组合载波聚合技术等方面还存在很大的优化空间。对于超高可靠低时延通信(URLLC,Utra-Re abe and Low Latency Communcatons),NR R15版本以1ms空口时延和 99.999%可靠性为目标,定义了一些 URLLC 的基础特性,考虑到 URLLC应用场景多种多样,且对时延和可靠性有更高的性能要求,故还需进一步增强。在垂直行业扩展方面,NR   R15版本对多个重要领域并未支持,典型的如车联网、非授权频段部署、卫星网络等。综上所述,第一版 5GNR标准存在非常广阔的优化和扩展空间。为达成ITU的愿景,满足全面构建以 5G为基础的信息化社会的需求,3GPP在 NRR15版本的基础上进行了全面增强,完成了 NRR16版本的国际标准。NRR16版本增强的主要方向为传统的 eMBB业务增强和垂直行业扩展,主要增强内容包括大规模天线增强、定位增强、接入回传一体化、2步接入、双连接/载波聚合、5G车联网、5G免许可频段接入、超高可靠低时延增强等。通过NRR16版本的全面增强,5G将提供更强的网络覆盖能力、更低的接入与传输时延、更高的传输速率、更低的终端功耗,使能以5G车联网为代表的一批垂直行业应用,并实现授权与非授权频谱的共同使用。


NRR16版本始于 2018年 6月,于 2019年 12月基本完成版本标准化工作,并于2020年 6月被正式冻结。R16版本的国际标准也被称为 5G第二阶段(5GPhase2),该版本也将和 R15版本一起作为 5G标准的一部分,被整体提交至ITU。

 

NR在 R16阶段的增强设计采用多个独立项目的方式开展,该方式与 R15阶段采用的在一个大项目下进行所有关键技术整体标准化的方式有所不同。R16阶段每个项目针对某一具体方向或一类技术进行增强,多个项目形成对 R16标准的整体增强。当不同的项目存在共性技术时,通过 3GPP项目协调机制,共性技术会选择在一个项目中开展,避免重复标准化。本书的章节设置基千 NRR16开展的主要项目,对已经完成标准化的项目及相关内容进行重点介绍。


3GPPNRR16的项目主要分为行业扩展项目和已有特性的待续增强项目。图1-1所示为 3GPPNRR16无线增强项目总体情况。在垂直行业扩展方面,R16主要开展了 5个项目:5G车联网(5GV2X)、5G免许可接入(NR-U)、5G非地面网络(NTN)、5G工业物联网信道建模(IIOT信道建模)、超高可靠低时延(URLLC)增强。其中,NTN和 IIOT信道建模都是研究项目,没有进行真正的标准化。在待续增强特性方面, R16开展了 7个项目:UE(终端)节能、接入回传一体化(IAB)、定位增强、2步接入(2-Step RACH)、大规模天线增强、远程千扰删除和多   RAT    的双连接/载波聚合增强

(LTE_NR_DC_CA_enh)。其中,UE节能、IAB、定位增强 3个项目有一个研究阶段来确认其标准化内容;其余 4个项目直接进行了标准化。非正交多址技术NOMA虽然进行了充分的研究,但是受标准化时间、方案比较发散等影响,R16阶段只对 NOMA的主要应用场景 2步 RACH进行了标准化。

image.png

1-1   3GPPNRR16无线增强项目总览

 

R16版本的待续时间是 2018年 6月至 2020年 6月,很多项目并不是在 R16期间才开始的,而是在R15版本标准化没有结束时就已开始了研究工作,这些项目包括:5GV2X、NR-U、NTN、IAB和 NOMA。匕们在 R15开始阶段就完成了立项的讨论,并且获得了通过。但是,受 R15阶段标准化工作量大、标准化时间受限的影响,这 5个项目并没有在 R15开始阶段与 NR的整体标准化同期开展,而是推迟到了 2018年。可以看出,这 5个项目中的 3项都和垂直行业关系密切,这也体现了 3GPP希望 5G能够向垂直行业扩展的强烈愿望。

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