5G New Radio (NR) ist der Luftschnittstellenstandard, der die Spezifikationen der physikalischen Schicht für die drahtlose 5G-Kommunikation definiert. Es umfasst die Modulationsschemata, Rahmenstrukturen und Mehrfachzugriffsmethoden, die zur Übertragung von Daten über die Funkschnittstelle verwendet werden. Hier finden Sie eine detaillierte Erklärung zur Funktionsweise von 5G New Radio:
- Frequenzbänder:
- 5G NR funktioniert in einem breiten Spektrum von Frequenzbändern, einschließlich Low-Band-, Mid-Band- und High-Band-Frequenzen (mmWave). Die Wahl der Frequenzbänder beeinflusst die Abdeckung, die Datenraten und die Gesamtleistung des 5G-Netzwerks.
- Modulationsschemata:
- 5G NR unterstützt erweiterte Modulationsschemata, einschließlich Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM). QAM höherer Ordnung, wie 256-QAM oder 1024-QAM, ermöglicht die Übertragung von mehr Bits pro Symbol und erhöht so die Datenraten.
- Mehrfacheingabe, Mehrfachausgabe (MIMO):
- 5G NR nutzt MIMO-Technologie und ermöglicht so mehrere Antennen sowohl zum Senden als auch zum Empfangen. Massive MIMO-Konfigurationen mit einer großen Anzahl von Antennen ermöglichen räumliches Multiplexing und verbessern die spektrale Effizienz, indem sie mehrere Benutzer gleichzeitig bedienen.
- Millimeterwellen-Technologie (mmWave):
- Bei High-Band-Frequenzen (mmWave) nutzt 5G NR Beamforming- und Beam-Steering-Techniken. Beamforming fokussiert Signale in bestimmte Richtungen, überwindet die Herausforderungen, die mit den kürzeren Wellenlängen der mmWave-Frequenzen verbunden sind, und verbessert die Abdeckung.
- Orthogonales Frequenzmultiplex (OFDM):
- 5G NR verwendet Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) als Modulationsschema. OFDM unterteilt das verfügbare Spektrum in mehrere Unterträger und ermöglicht so eine parallele Übertragung von Daten. Dies verbessert die spektrale Effizienz und mildert die Auswirkungen von Mehrwegeinterferenzen.
- Flexible Numerologie und Rahmenstruktur:
- 5G NR führt eine flexible Numerologie ein, die die Anpassung von Unterträgerabständen und Slotdauern ermöglicht. Diese Flexibilität deckt verschiedene Anwendungsfälle ab, darunter Kommunikation mit geringer Latenz für Anwendungen wie das Internet der Dinge (IoT) und hohe Datenraten für erweitertes mobiles Breitband (eMBB).
- Slot-Struktur:
- Die Rahmenstruktur in 5G NR ist in Slots unterteilt, und jeder Slot besteht aus einer Reihe von Symbolen. Die Flexibilität der Steckplatzstruktur ermöglicht unterschiedliche Steckplatzkonfigurationen, um den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Anwendungen und Dienste gerecht zu werden.
- Duplextechniken:
- 5G NR unterstützt sowohl Time Division Duplex (TDD) als auch Frequency Division Duplex (FDD)-Duplextechniken. TDD und FDD können je nach Netzwerkanforderungen dynamisch konfiguriert werden und ermöglichen so eine flexible Nutzung des Spektrums für die Uplink- und Downlink-Kommunikation.
- Carrier-Aggregation:
- Carrier Aggregation in 5G NR ermöglicht die Aggregation mehrerer Frequenzbänder, um größere Bandbreiten zu erreichen. Dies verbessert die Datenraten und die Gesamtkapazität des Netzwerks und ermöglicht eine effizientere Nutzung der verfügbaren Spektrumsressourcen.
- Numerical Link Adaptation (NLA):
- Numerical Link Adaptation (NLA) wird in 5G NR eingesetzt, um Modulations- und Codierungsschemata basierend auf den Kanalbedingungen dynamisch anzupassen. Dieser adaptive Ansatz optimiert den Kompromiss zwischen Datenraten und Zuverlässigkeit und sorgt so für eine effiziente Nutzung der verfügbaren Ressourcen.
- Dynamic Spectrum Sharing (DSS):
- 5G NR beinhaltet Dynamic Spectrum Sharing (DSS), was den gleichzeitigen Einsatz von 4G LTE und 5G NR im selben Frequenzband ermöglicht. DSS ermöglicht einen reibungslosen Übergang von 4G zu 5G und optimiert die Nutzung der vorhandenen Infrastruktur.
- Netzwerk-Slicing:
- 5G NR unterstützt Network Slicing, ein Konzept, das die Erstellung virtualisierter, maßgeschneiderter Netzwerksegmente ermöglicht, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind. Network Slicing ermöglicht die effiziente Nutzung von Ressourcen basierend auf den einzigartigen Anforderungen verschiedener Anwendungsfälle.
- Kontroll- und Benutzerebenentrennung (CUPS):
-
Die
- Control and User Plane Separation (CUPS)-Architektur in 5G NR entkoppelt die Funktionen der Kontrollebene und der Benutzerebene. Diese Trennung erhöht die Flexibilität, Skalierbarkeit und effiziente Ressourcennutzung im Netzwerk.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 5G New Radio fortschrittliche Technologien wie flexible Numerologie, MIMO, Beamforming, OFDM, Trägeraggregation und dynamische Spektrumsfreigabe nutzt. Zusammengenommen ermöglichen diese Funktionen, dass 5G höhere Datenraten, geringere Latenzzeiten, eine verbesserte spektrale Effizienz und Unterstützung für verschiedene Anwendungsfälle in einem breiten Spektrum von Frequenzbändern bietet.