La tecnologia 5G New Radio (NR) è il fondamento della quinta generazione di reti mobili e rappresenta la tecnologia di comunicazione wireless che consente una connettività massiccia, ad alta velocità e a bassa latenza per un’ampia gamma di applicazioni. Sviluppata da organizzazioni di standard internazionali, come il 3rd Generation Partnership Project (3GPP), la tecnologia 5G NR introduce numerosi progressi rispetto alle generazioni precedenti, tra cui nuove bande di frequenza, schemi di modulazione e tecnologie di antenna. Ecco una spiegazione approfondita degli aspetti chiave della tecnologia 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 offrono velocità dati elevate ma hanno una portata più breve, mentre le bande inferiori a 6 GHz forniscono un equilibrio tra copertura e capacità, supportando vari scenari di implementazione.
2. Modulazione e Codifica:
- Modulazione di ordine superiore: 5G NR utilizza schemi di modulazione di ordine superiore come 256-QAM (Modulazione di ampiezza in quadratura), 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: la tecnologia NR utilizza 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: la tecnologia 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: La tecnologia NR ha 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: 5G 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: La tecnologia NR include segnali di sincronizzazione, facilitando l’accesso iniziale e le procedure di ricerca delle celle per i dispositivi degli utenti 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: la tecnologia NR consente configurazioni a frame variabili, adattandosi a diversi servizi e scenari di implementazione con requisiti diversi.
13. Integrazione con la rete principale 5G:
- Interfaccia con 5G Core: La tecnologia NR si interfaccia con varie funzioni nella rete 5G Core, tra cui gNB (5G New Radio Base Station), AMF (Access and Mobility Management Function) e SMF (Session Management Function).
14. Architettura basata sui servizi:
- Transizione all’architettura basata sui servizi: la tecnologia 5G NR adotta un’architettura basata sui servizi, consentendo una fornitura di servizi più flessibile ed efficiente, promuovendo la modularità e consentendo nuovi modelli di business.
15. Evoluzione e progressi futuri:
- Sviluppo continuo: la tecnologia 5G NR è in continua evoluzione, con ricerca e sviluppo continui per soddisfare requisiti, tecnologie e casi d’uso emergenti. Si prevede che le versioni future, come la Release 17, apporteranno ulteriori miglioramenti.
In sintesi, la tecnologia 5G NR è un insieme completo di progressi nella comunicazione wireless che include nuove bande di frequenza, schemi di modulazione, tecnologie ad antenne multiple, numerologia flessibile, schemi duplex, codifica di canale avanzata e supporto per un’ampia gamma di servizi. Questi elementi contribuiscono collettivamente alle capacità e ai miglioramenti delle prestazioni offerti dalla tecnologia 5G, consentendo diverse applicazioni e casi d’uso in tutti i settori.