每个工程师都需要了解5G的哪些知识?

在过去的几年中,研究人员一直在努力探索新的概念和技术,以回答以下问题:“什么是5G?”


3GPP [第三代合作伙伴计划]开发并发布了定义无线标准的协调规范。 他已经制定了5G工作时间表,2017年12月上旬采用了5G定义的第一阶段,即新无线电(NR)[new radio]。


1-第一项5G NR技术规范于2017年底获得批准,计划于2018年进行更新

尽管NR的第一阶段将与LTE协议有所不同,LTE协议在当今的移动通信中被广泛使用,但是它们之间存在相似之处。 LTE和NR之间最明显的区别是带宽和工作频率。 此外,NR在模拟和数字通信中都增加了辐射集中的新机会。 该表比较了LTE和NR的关键规格。

LTENR阶段1
工作频率高达6 GHz高达52 GHz
带材宽度高达20 MHz频率<6 GHz时高达100 MHz,频率> 6 GHz时高达1 GHz
承运人协会最多32最多16
模拟光束浓度(动态)不支援支持者
数字光束集中最多8层最多12层
频道编码数据:turbo编码,控制:卷积编码数据:LDPC,控制:极性编码
副载波15 kHz的15,30,60,120,240 kHz
自包含子帧不支援可用的
频谱拥塞通道宽度90%通道宽度高达98%


为了满足5G实施的紧迫期限,提出了分步实施计划。 该计划包含两个版本的NR:独立版本和内置版本。 内置版本将以LTE eNB作为主要版本,并与连接到EPC的第二辅助小区NR gNB(相当于5N NR eNB)一起使用。 该版本的标准于2017年12月获得批准。该图显示了其外观:


2

内置的5G NR版本将使得可以利用现有基础架构来初步实施5G技术。 独立版本旨在与无线版本的未来版本自底向上兼容。 自治网络可以与组合网络共存并同时工作。 展示自主技术的确切日期尚未确定,但是在开发NR的第一阶段时已考虑了这种方案。 下面是一个独立的案例图:


3( 来源

除了参加标准化联盟之外,Verizon和韩国电信(KT)也在寻找将5G之前的技术商业化的方法。 Verizon试图在2017年冬季基于5G技术论坛(Verizon 5GTF或V5GTF)部署永久性无线访问。 V5GTF将以28 GHz的频率运行,并在“最后一英里”的情况下用于提供高速Internet,但不会覆盖移动通信。 另一方面,KT正在尝试部署以前的5G技术,以用于冬季奥运会。 这些计划的规范尚未发布。

在讨论5G时,工作频率引起了激烈的争论,现在在此问题上开始变得清晰起来。 该表提供了基于参与3GP的频率汇总。



毫米波的重要性


值得注意的是,高达6 GHz的频率在5G技术中仍将发挥重要作用。 与LTE相比,公司正在寻找将吞吐量提高五倍的方法。 表中列出的频率是所考虑频率的很大一部分,但这不是完整列表。 例如,T-Mobile计划使用600 MHz范围内的频谱在美国引入5G。

尽管可以更好地定义第一个NR阶段的毫米频率,但根据实施区域的不同,该标准将需要多个范围。 例如,中国监管机构提出的范围为24.75-27.5和37-42.5 GHz。 美国的FCC建议使用28 GHz和37-40 GHz频段中的2个频段。 欧洲人说28 GHz将无法工作,他们将注意力集中在24-27 GHz频谱以及38-39 GHz。 韩国和日本倾向于28 GHz。

理解5G商业化过程的一个良好的第一步是清楚地了解通信标准,但是其他困难也将影响新技术的部署速度-既在组件开发领域,又在系统设计领域,以及在设备验证和认证方面。 诸如波束集中的技术的增加要求改变诸如放大器和收发器之类的射频集成电路。 为了最小化系统损耗,天线阵列越来越多地集成到放大器和收发器的单个芯片或模块中。 结果,工程师无法再通过电缆测试来测试这些设备。 以前认为不可接受的无线测试正变得强制性的。

测试和测量面临的困难


NR(尤其是毫米波)比LTE复杂得多。 大多数现有的测试设备并非设计用于更高的载波频率,更宽的吞吐通道和无线测量的组合。 实际上,在5G的情况下,即使是功率测量之类的简单测量任务也必须重新考虑,因为整个行业对于接收校准的无线测量意味着什么都没有明确的定义和协议。

尽管第一级和第二级通信的标准化过程正在快速接近完成,但许多问题仍未解决。 到目前为止,5G开辟了无线通信的新纪元,很显然,这仅仅是开始。 在RFID开发,验证和测量行业中,是时候利用无线研究和创新的优势,使5G商业化了。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN410561/


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