Sygnały 5G New Radio (NR) reprezentują standard komunikacji bezprzewodowej dla interfejsu radiowego w sieciach komórkowych piątej generacji (5G). NR został zaprojektowany, aby zapewnić lepszą wydajność pod względem szybkości transmisji danych, opóźnień, łączności i ogólnego doświadczenia użytkownika w porównaniu z sieciami komórkowymi poprzednich generacji. Oto szczegółowe wyjaśnienie kluczowych aspektów sygnałów 5G NR:
1. Pasma częstotliwości:
- mmWave i widmo poniżej 6 GHz: 5G NR działa zarówno w pasmach częstotliwości milimetrowych (mmWave), jak i poniżej 6 GHz. Pasma mmWave o częstotliwościach powyżej 24 GHz oferują wysokie szybkości transmisji danych, ale mają krótszy zasięg, natomiast pasma poniżej 6 GHz zapewniają równowagę pomiędzy zasięgiem a wydajnością.
2. Modulacja i kodowanie:
- Modulacja wyższego rzędu: 5G NR wykorzystuje schematy modulacji wyższego rzędu, takie jak 256-QAM (modulacja kwadraturowa), umożliwiając zakodowanie większej ilości danych w każdym symbolu i zwiększając szybkość transmisji danych.
- Adaptacyjna modulacja i kodowanie: System dynamicznie dostosowuje modulację i kodowanie w oparciu o warunki kanału, optymalizując szybkości transmisji danych przy jednoczesnym zachowaniu niezawodności.
3. Technologie wielu anten:
- Massive MIMO (wiele wejść i wiele wyjść): 5G NR wykorzystuje technologię Massive MIMO, która wymaga rozmieszczenia dużej liczby anten w stacjach bazowych. Technologia ta usprawnia komunikację w łączu w dół i w górę, co prowadzi do poprawy przepustowości sieci i wydajności widmowej.
- Kształtowanie wiązki: Sygnały NR wykorzystują techniki kształtowania wiązki do skupiania sygnałów w określonych kierunkach, poprawiając siłę sygnału, zasięg i ogólną wydajność sieci.
4. Numerologia i struktura ramy:
- Elastyczna numerologia: 5G NR wprowadza elastyczną numerologię, która umożliwia dostosowanie odstępów podnośnych i czasu trwania symbolu, zaspokajając różnorodne wymagania usług i scenariusze wdrożenia.
- Konfiguracje TDD i FDD: NR obsługuje zarówno konfiguracje z dupleksem z podziałem czasu (TDD), jak i konfiguracje z dupleksem z podziałem częstotliwości (FDD), zapewniając elastyczność dla różnych operatorów i regionów.
5. Schematy dupleksowe:
- Pełny dupleks: NR obsługuje komunikację w trybie pełnego dupleksu, umożliwiając jednoczesną transmisję i odbiór na tej samej częstotliwości, zwiększając wydajność i przepustowość.
- Półdupleks: Obsługiwane są także konfiguracje półdupleksu, umożliwiające komunikację w jednym kierunku na raz.
6. Struktura gniazd i symboli:
- Elastyczność konfiguracji gniazd i symboli: Sygnały NR mają elastyczną strukturę gniazd i symboli, umożliwiając różne konfiguracje w celu spełnienia określonych wymagań przypadków użycia, w tym scenariuszy o niskim opóźnieniu i wysokiej przepustowości.
7. Kodowanie kanałów i korekcja błędów:
- Zaawansowane kodowanie kanałów: NR wykorzystuje zaawansowane techniki kodowania kanałów w celu zwiększenia możliwości korekcji błędów, zapewniając niezawodną komunikację nawet w trudnych warunkach radiowych.
8. Techniki przebiegu i wielokrotnego dostępu:
- Ortogonalne multipleksowanie z podziałem częstotliwości (OFDM): OFDM to podstawowy kształt fali stosowany w NR, zapewniający odporność na selektywne częstotliwościowo zanikanie i wspierający wysoką wydajność widmową.
- Wielokrotny dostęp bez dotacji i w oparciu o dotacje: NR wprowadza schematy wielokrotnego dostępu zarówno bez dotacji, jak i w oparciu o dotacje, umożliwiając wydajną komunikację dla różnych typów urządzeń i charakterystyki ruchu.
9. Początkowy dostęp i wyszukiwanie komórek:
- Sygnały synchronizacji: Sygnały NR obejmują sygnały synchronizacji, ułatwiające początkowy dostęp i procedury wyszukiwania komórek dla urządzeń użytkownika wchodzących do sieci.
10. Sygnały referencyjne:
- Pilotowe i sondujące sygnały referencyjne: NR zawiera pilotujące i sondujące sygnały referencyjne, które pomagają w szacowaniu kanału, umożliwiając efektywne kształtowanie wiązki i ogólną optymalizację sieci.
11. Konfiguracje przepustowości:
- Szeroki zakres przepustowości: NR obsługuje szeroki zakres konfiguracji przepustowości, umożliwiając operatorom wdrażanie sieci o różnych pojemnościach i charakterystykach zasięgu.
12. Elastyczne konfiguracje ramek:
- Obsługa zmiennych konfiguracji ramek: NR pozwala na zmienne konfiguracje ramek, obsługując różne usługi i scenariusze wdrażania przy różnorodnych wymaganiach.
13. Integracja z siecią rdzeniową 5G:
- Interfejs z rdzeniem 5G: Interfejs sygnałów NR z różnymi funkcjami w sieci rdzeniowej 5G, w tym z gNB (nowa radiowa stacja bazowa 5G), AMF (funkcja zarządzania dostępem i mobilnością) oraz SMF (funkcja zarządzania sesją).
14. Architektura oparta na usługach:
- Podejście zorientowane na usługi: Sygnały NR są częścią architektury opartej na usługach, dzięki czemu sieć może świadczyć usługi w sposób bardziej elastyczny i wydajny.
15. Ewolucyjny krok od poprzednich pokoleń:
- Budowanie na technologii LTE: Chociaż 5G NR stanowi znaczący krok naprzód, opiera się również na technologiach wprowadzonych w LTE (Long-Term Evolution) i je udoskonala, zapewniając kompatybilność wsteczną i płynne przejście dla operatorów i użytkowników.
Podsumowując, sygnały 5G NR charakteryzują się wykorzystaniem widma mmWave i poniżej 6 GHz, modulacją wyższego rzędu, masywnym MIMO, elastyczną numerologią, schematami dupleksowymi, zaawansowanym kodowaniem kanałów, różnorodnymi technikami wielodostępu i integracją z siecią rdzeniową 5G . Elementy te wspólnie przyczyniają się do poprawy możliwości i wydajności oferowanej przez komunikację bezprzewodową 5G.