I segnali 5G New Radio (NR) rappresentano lo standard di comunicazione wireless per l’interfaccia aerea nelle reti mobili di quinta generazione (5G). NR è progettato per fornire prestazioni migliorate in termini di velocità dei dati, latenza, connettività ed esperienza utente complessiva rispetto alle generazioni precedenti di reti mobili. Ecco una spiegazione approfondita degli aspetti chiave dei segnali 5G NR:
1. Bande di frequenza:
- Spettro mmWave e inferiore a 6 GHz: 5G NR funziona sia nelle bande di frequenza delle onde millimetriche (mmWave) che inferiori a 6 GHz. Le bande mmWave, con frequenze superiori a 24 GHz, offrono velocità dati elevate ma hanno una portata più breve, mentre le bande inferiori a 6 GHz forniscono un equilibrio tra copertura e capacità.
2. Modulazione e Codifica:
- Modulazione di ordine superiore: 5G NR utilizza schemi di modulazione di ordine superiore come 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), consentendo di codificare più dati in ciascun simbolo e aumentando la velocità dei dati.
- Modulazione e codifica adattiva: Il sistema regola dinamicamente la modulazione e la codifica in base alle condizioni del canale, ottimizzando la velocità dei dati mantenendo l’affidabilità.
3. Tecnologie ad antenne multiple:
- Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output): 5G NR sfrutta Massive MIMO, che prevede l’implementazione di un gran numero di antenne nelle stazioni base. Questa tecnologia migliora sia la comunicazione in downlink che quella in uplink, portando a una migliore capacità della rete e all’efficienza spettrale.
- Beamforming: i segnali NR utilizzano tecniche di beamforming per focalizzare i segnali in direzioni specifiche, migliorando la potenza del segnale, la copertura e l’efficienza complessiva della rete.
4. Numerologia e struttura del frame:
- Numerologia flessibile: 5G NR introduce una numerologia flessibile che consente l’adattamento della spaziatura delle sottoportanti e della durata dei simboli, soddisfacendo i diversi requisiti di servizio e scenari di implementazione.
- Configurazioni TDD e FDD: NR supporta sia le configurazioni Time Division Duplex (TDD) che Frequency Division Duplex (FDD), offrendo flessibilità per diversi operatori e regioni.
5. Schemi duplex:
- Full Duplex: NR supporta la comunicazione full-duplex, consentendo la trasmissione e la ricezione simultanee sulla stessa frequenza, migliorando l’efficienza e il throughput.
- Half Duplex: Sono supportate anche le configurazioni half-duplex, consentendo la comunicazione in una direzione alla volta.
6. Struttura degli slot e dei simboli:
- Flessibilità nelle configurazioni di slot e simboli: I segnali NR hanno una struttura flessibile di slot e simboli, che può ospitare varie configurazioni per soddisfare requisiti specifici di casi d’uso, inclusi scenari a bassa latenza e throughput elevato.
7. Codifica canali e correzione errori:
- Codifica dei canali avanzata: NR utilizza tecniche avanzate di codifica dei canali per migliorare le capacità di correzione degli errori, garantendo comunicazioni affidabili anche in condizioni radio difficili.
8. Forma d’onda e tecniche di accesso multiplo:
- Multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM): OFDM è la forma d’onda primaria utilizzata in NR, fornendo resilienza contro lo sbiadimento selettivo in frequenza e supportando un’elevata efficienza spettrale.
- Accesso multiplo basato su sovvenzione e senza sovvenzione: NR introduce schemi di accesso multiplo basati su sovvenzione e senza sovvenzione, consentendo una comunicazione efficiente per diversi tipi di dispositivi e caratteristiche di traffico.
9. Accesso iniziale e ricerca cella:
- Segnali di sincronizzazione: I segnali NR includono segnali di sincronizzazione, che facilitano l’accesso iniziale e le procedure di ricerca delle celle per i dispositivi utente che entrano nella rete.
10. Segnali di riferimento:
- Segnali di riferimento pilota e sonoro: NR incorpora segnali di riferimento pilota e sonoro per assistere nella stima del canale, consentendo un beamforming efficiente e l’ottimizzazione complessiva della rete.
11. Configurazioni della larghezza di banda:
- Ampia gamma di larghezze di banda: NR supporta un’ampia gamma di configurazioni di larghezza di banda, consentendo agli operatori di implementare reti con diverse capacità e caratteristiche di copertura.
12. Configurazioni di frame flessibili:
- Supporto per configurazioni a frame variabili: NR consente configurazioni a frame variabili, adattandosi a diversi servizi e scenari di distribuzione con requisiti diversi.
13. Integrazione con la rete principale 5G:
- Interfaccia con 5G Core: I segnali NR si interfacciano con varie funzioni nella rete core 5G, tra cui gNB (5G New Radio Base Station), AMF (Access and Mobility Management Function) e SMF (Session Management Function).
14. Architettura basata sui servizi:
- Approccio orientato ai servizi: i segnali NR fanno parte di un’architettura basata sui servizi, consentendo alla rete di fornire servizi in modo più flessibile ed efficiente.
15. Passo evolutivo rispetto alle generazioni precedenti:
- Basandosi sulla tecnologia LTE: Sebbene il 5G NR rappresenti un significativo passo avanti, si basa e migliora anche le tecnologie introdotte in LTE (Long-Term Evolution), garantendo la compatibilità con le versioni precedenti e una transizione graduale per operatori e utenti.
In sintesi, i segnali 5G NR sono caratterizzati dall’uso di spettro mmWave e inferiore a 6 GHz, modulazione di ordine superiore, MIMO massiccio, numerologia flessibile, schemi duplex, codifica di canale avanzata, diverse tecniche di accesso multiplo e integrazione con la rete principale 5G. . Questi elementi contribuiscono collettivamente alle capacità e ai miglioramenti delle prestazioni offerti dalla comunicazione wireless 5G.