5G New Radio (NR) è lo standard di interfaccia aerea che definisce le specifiche del livello fisico per la comunicazione wireless 5G. Comprende gli schemi di modulazione, le strutture dei frame e i metodi di accesso multiplo utilizzati per trasmettere dati sull’interfaccia radio. Ecco una spiegazione dettagliata di come funziona 5G New Radio:
- Bande di frequenza:
- 5G NR funziona su un’ampia gamma di bande di frequenza, comprese le frequenze di banda bassa, media e alta (mmWave). La scelta delle bande di frequenza influisce sulla copertura, sulla velocità dei dati e sulle prestazioni complessive della rete 5G.
- Schemi di modulazione:
- 5G NR supporta schemi di modulazione avanzati, inclusa la modulazione di ampiezza in quadratura (QAM). Il QAM di ordine superiore, come 256-QAM o 1024-QAM, consente di trasmettere più bit per simbolo, aumentando la velocità dei dati.
- Ingresso multiplo, uscita multipla (MIMO):
- 5G NR utilizza la tecnologia MIMO, consentendo più antenne sia per la trasmissione che per la ricezione. Configurazioni MIMO massicce, con un gran numero di antenne, consentono il multiplexing spaziale e migliorano l’efficienza spettrale servendo più utenti contemporaneamente.
- Tecnologia delle onde millimetriche (mmWave):
- Nelle frequenze a banda alta (mmWave), 5G NR utilizza tecniche di beamforming e di orientamento del raggio. Il beamforming concentra i segnali in direzioni specifiche, superando le sfide associate alle lunghezze d’onda più corte delle frequenze mmWave e migliorando la copertura.
- Multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM):
- 5G NR utilizza il multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM) come schema di modulazione. OFDM divide lo spettro disponibile in più sottoportanti, consentendo la trasmissione parallela dei dati. Ciò migliora l’efficienza spettrale e mitiga gli effetti dell’interferenza multipercorso.
- Numerologia flessibile e struttura del frame:
- 5G NR introduce la numerologia flessibile, consentendo l’adattamento della spaziatura delle sottoportanti e della durata degli slot. Questa flessibilità si adatta a diversi casi d’uso, comprese le comunicazioni a bassa latenza per applicazioni come Internet of Things (IoT) e velocità dati elevate per la banda larga mobile avanzata (eMBB).
- Struttura della scanalatura:
- La struttura del frame in 5G NR è divisa in slot e ogni slot è costituito da un insieme di simboli. La flessibilità nella struttura degli slot consente diverse configurazioni di slot, soddisfacendo le diverse esigenze di diverse applicazioni e servizi.
- Tecniche di duplex:
- 5G NR supporta entrambe le tecniche di duplexing Time Division Duplex (TDD) e Frequency Division Duplex (FDD). TDD e FDD possono essere configurati dinamicamente in base ai requisiti della rete, consentendo un uso flessibile dello spettro per la comunicazione uplink e downlink.
- Aggregazione dei vettori:
- L’aggregazione dei portanti in 5G NR consente l’aggregazione di più bande di frequenza per ottenere larghezze di banda più ampie. Ciò migliora la velocità dei dati e la capacità complessiva della rete, fornendo un uso più efficiente delle risorse dello spettro disponibili.
- Adattamento del collegamento numerico (NLA):
- L’adattamento del collegamento numerico (NLA) viene utilizzato nel 5G NR per regolare dinamicamente gli schemi di modulazione e codifica in base alle condizioni del canale. Questo approccio adattivo ottimizza il compromesso tra velocità dei dati e affidabilità, garantendo un uso efficiente delle risorse disponibili.
- Condivisione dinamica dello spettro (DSS):
- Il 5G NR incorpora la condivisione dinamica dello spettro (DSS), consentendo l’implementazione simultanea di 4G LTE e 5G NR nella stessa banda di frequenza. Il DSS consente una transizione graduale dal 4G al 5G, ottimizzando l’uso delle infrastrutture esistenti.
- Suddivisione della rete:
- 5G NR supporta il network slicing, un concetto che consente la creazione di segmenti di rete virtualizzati e personalizzati su misura per applicazioni specifiche. Lo slicing della rete consente l’uso efficiente delle risorse in base ai requisiti unici di diversi casi d’uso.
- Separazione del piano di controllo e utente (CUPS):
- L’architettura CUPS (Control and User Plane Separation) in 5G NR disaccoppia le funzionalità del piano di controllo e del piano utente. Questa separazione migliora la flessibilità, la scalabilità e l’utilizzo efficiente delle risorse nella rete.
In sintesi, 5G New Radio funziona sfruttando tecnologie avanzate come numerologia flessibile, MIMO, beamforming, OFDM, aggregazione di portanti e condivisione dinamica dello spettro. Queste funzionalità consentono collettivamente al 5G di fornire velocità dati più elevate, latenza inferiore, migliore efficienza spettrale e supporto per diversi casi d’uso in un’ampia gamma di bande di frequenza.