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5G無線網路關鍵技術

2020-09-22 00:41:13 軟體設計

1:針對于空口,無線測的要求
5G性能指標:與4G比較
峰值速率:10Gbit/s
用戶體驗速率:100Mbit/s(后續可能會提高)
頻譜效率:提高了三倍以上
移動性:500km/h
時延:1ms,是LTE的十分之一
連接數密度:1Mdevices/平方km
網路功耗效率:一百倍
區域流量能力:10Mbps/平方m

2:5G頻譜部署策略
5G空口頻譜概述
在3GPP協議中,5G的總體頻譜資源可以分為一下兩個FR(Frequency Range)
·FR1:sub6G頻段,也就是我們說的低頻頻段,是5G的主用頻段;其中3GHz一下的頻率我們稱之為sub3G,其余頻段稱為C-band;
·FR2:毫米波,也就是我們說的高頻頻段,為5G的擴展頻段,頻譜資源豐富(當前版本毫米波定義的頻段只有三個,全部為TDD模式,最大小區帶寬支持400MHz),
3G和4G時代的頻譜主要是FDD,而5G主要是TDD,

5G小區帶寬
5G取消了5M以下的LTE小區帶寬,大帶寬是5G的典型特征
·Sub 6G小區最大小區帶寬100M
·毫米波最大小區帶寬400M
·20M以下帶寬定義主要是滿足既有頻譜演進需求
小區最大帶寬和子載波帶寬的關系
在這里插入圖片描述
3:5G新空口關鍵技術
5G NR新空口關鍵技術
更多多址技術選擇:濾波正交頻分多址
更靈活的幀格式:靈活子載波帶寬、靈活時隙時長、靈活上下行配置
更高頻譜效率:新的通信編碼技術、先進的調制技術、原生Massive MIMO技術
頻率利用率提升技術-F-OFDM
OFDM→F-OFDM
5G空口繼承了4G正交頻分多址技術,同時引入了更好的濾波技術,減少了保護帶寬的要求,提升頻率利用率
多址接入技術介紹
正交多址接入:下行:CP-OFDM波形
上行:CP-OFDM/DFT-S-OFDM
其他多址接入(候選技術):NOMA\SCMA\PDMA\MUSA

調制技術-QAM調制
·調制基本原理:一個符號可以根據振幅和相位表示多個bit,倍數級提升頻譜效率,如16QAM,一個符號可以承載4個bit,64QAM可以承載6個bit;
·5G兼容LTE調制方式,同時引入比LTE更高階的調制技術,進一步提升頻譜效率;
·當前版本最大的調制效率支持256QAM,后續版本會引入1024QAM(10bit)進一步提升頻譜效率;

NR編碼技術
信道編碼的選擇的基本原則:
·編碼性能:糾錯能力以及編碼冗余率;
·編碼效率:復雜程度及能效;
·靈活性:編碼的資料塊大小,能否支持IR-HARQ(增量冗余的混合自動重傳),
在R15版本中確定的編碼方式:
LDPC-Low Density Parity Check Code(用于業務信道)性能好,復雜度低,通過并行計算,對高速業務支持好;
Polar碼(用于控制信道)對小包業務編碼性能突出,
在這里插入圖片描述

4.Msssive MIMO介紹
Massive MIMO:大規模天線陣列的多天線形態,
實作三維波束賦型和多用戶資源復用,提升覆寫能力和系統容量的大規模陣列天線方案,

Massive MIMO-更高、更廣的賦型增益
·和傳統的天線相比,Massive MIMO通過大量增加陣子數量,并且用集中性更高的窄波束取代一起的寬波束,并通過波束權值的調整,從而可以實作更高的賦型增益;
·傳統的賦型技術只能實作業務信道的賦型,在5G中,廣播信道也是采用窄波束發射,從而實作了控制信道的賦型,保持業務信道和控制信道的一致性,

Massive MIMO增益1-3D賦型
三維波束賦型簡稱3D BF,增強用戶的覆寫
由于垂直方向陣子數的增加,相對于傳統BF波束只能在水平方向跟隨目標UE調整方向,3D BF的窄波束在水平方向和垂直方向都能隨著目標UE的位置進行調整,
Massive MIMO增益2-上行波束跟蹤
UE在移動程序中,根據下行廣播波束的變化,gNB可以同時調整上行的波束,實作上行波束跟蹤,可以有效的降低上行干擾,
Massive MIMO增益3-多用戶MIMO
下行通過MU-BF技術,將多個用戶進行配對調度,提升頻率效率和小區容量,和8T8R相比,理論容量可以提升5~8倍
上行通過MU-MIMO技術,將多個用戶進行配對調度,提升頻率效率和小區容量,和8T8R相比,理論容量提升4~6倍
和傳統的天線的MU-MIMO的對比
·不同用戶之間的相關性更低,配對成功率大大提升
·天線陣子數更多,同時配對的用戶數更大

Massive MIMO 天線陣子設計
陣子設計關鍵點:
·陣子數是影響Massive性能的一個關鍵點,陣子數越多,波束越窄,能力就越集中,陣子間的最小間距和頻段有關
·垂直面天線達到2T以上即可實作3D的賦型增益,天線數越多,增益越高
·垂直面一般采用1驅N設計,即1個天線驅動多個陣子,N越大,垂直面天線的距離就越大,每個陣子調整的角度越小,反之亦然

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