5G New Radio (NR)-Signale stellen den drahtlosen Kommunikationsstandard für die Luftschnittstelle in Mobilfunknetzen der fünften Generation (5G) dar. NR ist darauf ausgelegt, im Vergleich zu früheren Generationen von Mobilfunknetzen eine verbesserte Leistung in Bezug auf Datenraten, Latenz, Konnektivität und allgemeine Benutzererfahrung zu bieten. Hier finden Sie eine ausführliche Erläuterung der wichtigsten Aspekte von 5G NR-Signalen:
1. Frequenzbänder:
- mmWave- und Sub-6-GHz-Spektrum: 5G NR arbeitet sowohl im Millimeterwellen- (mmWave) als auch im Sub-6-GHz-Frequenzband. mmWave-Bänder mit Frequenzen über 24 GHz bieten hohe Datenraten, haben aber eine geringere Reichweite, während Bänder unter 6 GHz für ein Gleichgewicht zwischen Abdeckung und Kapazität sorgen.
2. Modulation und Codierung:
- Modulation höherer Ordnung: 5G NR verwendet Modulationsschemata höherer Ordnung wie 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), wodurch mehr Daten in jedem Symbol codiert werden können und die Datenrate erhöht wird.
- Adaptive Modulation und Codierung: Das System passt Modulation und Codierung dynamisch an die Kanalbedingungen an und optimiert so die Datenraten bei gleichzeitiger Wahrung der Zuverlässigkeit.
3. Mehrere Antennentechnologien:
- Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output): 5G NR nutzt Massive MIMO, was den Einsatz einer großen Anzahl von Antennen an Basisstationen beinhaltet. Diese Technologie verbessert sowohl die Downlink- als auch die Uplink-Kommunikation und führt zu einer verbesserten Netzwerkkapazität und spektralen Effizienz.
- Beamforming: NR-Signale nutzen Beamforming-Techniken, um Signale in bestimmte Richtungen zu fokussieren und so die Signalstärke, Abdeckung und Gesamtnetzwerkeffizienz zu verbessern.
4. Numerologie und Rahmenstruktur:
- Flexible Numerologie: 5G NR führt eine flexible Numerologie ein, die die Anpassung des Unterträgerabstands und der Symboldauer ermöglicht und so unterschiedlichen Serviceanforderungen und Einsatzszenarien gerecht wird.
- TDD- und FDD-Konfigurationen: NR unterstützt sowohl TDD- (Time Division Duplex) als auch FDD-Konfigurationen (Frequency Division Duplex) und bietet so Flexibilität für verschiedene Betreiber und Regionen.
5. Duplex-Systeme:
- Vollduplex: NR unterstützt die Vollduplex-Kommunikation und ermöglicht so das gleichzeitige Senden und Empfangen auf derselben Frequenz, wodurch Effizienz und Durchsatz verbessert werden.
- Halbduplex: Halbduplex-Konfigurationen werden ebenfalls unterstützt, sodass die Kommunikation jeweils in eine Richtung möglich ist.
6. Slot- und Symbolstruktur:
- Flexibilität bei Slot- und Symbolkonfigurationen: NR-Signale verfügen über eine flexible Slot- und Symbolstruktur und ermöglichen verschiedene Konfigurationen, um spezifische Anwendungsfallanforderungen zu erfüllen, einschließlich Szenarien mit geringer Latenz und hohem Durchsatz.
7. Kanalkodierung und Fehlerkorrektur:
- Erweiterte Kanalkodierung: NR nutzt fortschrittliche Kanalkodierungstechniken, um die Fehlerkorrekturfähigkeiten zu verbessern und eine zuverlässige Kommunikation auch unter schwierigen Funkbedingungen sicherzustellen.
8. Wellenform- und Mehrfachzugriffstechniken:
- Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM): OFDM ist die primäre Wellenform, die in NR verwendet wird. Sie bietet Widerstandsfähigkeit gegen frequenzselektives Fading und unterstützt eine hohe spektrale Effizienz.
- Zuteilungsfreier und zuteilungsbasierter Mehrfachzugriff: NR führt sowohl zuteilungsfreie als auch zuteilungsbasierte Mehrfachzugriffsschemata ein und ermöglicht eine effiziente Kommunikation für verschiedene Gerätetypen und Verkehrsmerkmale.
9. Erstzugriff und Zellensuche:
- Synchronisationssignale: NR-Signale umfassen Synchronisationssignale, die den Erstzugriff und Zellsuchverfahren für Benutzergeräte erleichtern, die in das Netzwerk eintreten.
10. Referenzsignale:
- Pilot- und Sondierungsreferenzsignale: NR integriert Pilot- und Sondierungsreferenzsignale, um die Kanalschätzung zu unterstützen und so eine effiziente Strahlformung und allgemeine Netzwerkoptimierung zu ermöglichen.
11. Bandbreitenkonfigurationen:
- Breites Spektrum an Bandbreiten: NR unterstützt ein breites Spektrum an Bandbreitenkonfigurationen, sodass Betreiber Netzwerke mit unterschiedlichen Kapazitäten und Abdeckungsmerkmalen bereitstellen können.
12. Flexible Rahmenkonfigurationen:
- Unterstützung für variable Frame-Konfigurationen: NR ermöglicht variable Frame-Konfigurationen und berücksichtigt verschiedene Dienste und Bereitstellungsszenarien mit unterschiedlichen Anforderungen.
13. Integration mit 5G-Kernnetzwerk:
- Schnittstelle mit 5G-Kern: NR-Signale sind mit verschiedenen Funktionen im 5G-Kernnetzwerk verbunden, darunter gNB (5G New Radio Base Station), AMF (Access and Mobility Management Function) und SMF (Session Management Function).
14. Servicebasierte Architektur:
- Serviceorientierter Ansatz: NR-Signale sind Teil einer servicebasierten Architektur, die es dem Netzwerk ermöglicht, Dienste flexibler und effizienter bereitzustellen.
15. Evolutionärer Schritt gegenüber früheren Generationen:
- Auf der LTE-Technologie aufbauen: Während 5G NR einen bedeutenden Fortschritt darstellt, baut es auch auf den in LTE (Long-Term Evolution) eingeführten Technologien auf und verbessert diese, wodurch Abwärtskompatibilität und ein reibungsloser Übergang für Betreiber und Benutzer gewährleistet werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 5G-NR-Signale durch die Verwendung von mmWave- und Sub-6-GHz-Spektrum, Modulation höherer Ordnung, Massive MIMO, flexible Numerologie, Duplex-Schemata, fortschrittliche Kanalcodierung, verschiedene Mehrfachzugriffstechniken und Integration in das 5G-Kernnetzwerk gekennzeichnet sind . Diese Elemente tragen gemeinsam zu den Fähigkeiten und Leistungsverbesserungen bei, die die drahtlose 5G-Kommunikation bietet.