5G New Radio (NR) to standard interfejsu radiowego, który definiuje specyfikacje warstwy fizycznej dla komunikacji bezprzewodowej 5G. Obejmuje schematy modulacji, struktury ramek i wiele metod dostępu używanych do przesyłania danych przez interfejs radiowy. Oto szczegółowe wyjaśnienie działania nowego radia 5G:
- Pasma częstotliwości:
- 5G NR działa w szerokim zakresie pasm częstotliwości, w tym częstotliwości dolnego, średniego i wysokiego pasma (mmWave). Wybór pasm częstotliwości wpływa na zasięg, szybkość transmisji danych i ogólną wydajność sieci 5G.
- Schematy modulacji:
- 5G NR obsługuje zaawansowane schematy modulacji, w tym kwadraturową modulację amplitudy (QAM). QAM wyższego rzędu, taki jak 256-QAM lub 1024-QAM, pozwala na przesłanie większej liczby bitów na symbol, zwiększając szybkość transmisji danych.
- Wiele wejść, wiele wyjść (MIMO):
- 5G NR wykorzystuje technologię MIMO, umożliwiając korzystanie z wielu anten zarówno do transmisji, jak i odbioru. Masywne konfiguracje MIMO z dużą liczbą anten umożliwiają multipleksację przestrzenną i poprawiają wydajność widmową, obsługując jednocześnie wielu użytkowników.
- Technologia fali milimetrowej (mmWave):
- W przypadku częstotliwości górnych (mmWave) technologia 5G NR wykorzystuje techniki kształtowania i sterowania wiązką. Kształtowanie wiązki skupia sygnały w określonych kierunkach, pokonując wyzwania związane z krótszymi długościami fal o częstotliwościach mmWave i poprawiając zasięg.
- Ortogonalne multipleksowanie z podziałem częstotliwości (OFDM):
- 5G NR wykorzystuje multipleksowanie z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDM) jako schemat modulacji. OFDM dzieli dostępne widmo na wiele podnośnych, umożliwiając równoległą transmisję danych. Poprawia to wydajność widmową i łagodzi skutki zakłóceń wielościeżkowych.
- Elastyczna numerologia i struktura ramek:
- 5G NR wprowadza elastyczną numerologię, pozwalającą na dostosowanie odstępów podnośnych i czasu trwania szczelin. Ta elastyczność pozwala dostosować się do różnorodnych zastosowań, w tym komunikacji o niskim opóźnieniu w zastosowaniach takich jak Internet rzeczy (IoT) i wysokich szybkości transmisji danych w przypadku ulepszonych mobilnych łączy szerokopasmowych (eMBB).
- Struktura gniazda:
- Struktura ramki w 5G NR jest podzielona na szczeliny, a każda szczelina składa się z zestawu symboli. Elastyczność struktury gniazd pozwala na różne konfiguracje gniazd, spełniając różne wymagania różnych aplikacji i usług.
- Techniki dupleksowania:
- 5G NR obsługuje zarówno techniki dupleksu z podziałem czasu (TDD), jak i dupleksu z podziałem częstotliwości (FDD). TDD i FDD można dynamicznie konfigurować w oparciu o wymagania sieci, umożliwiając elastyczne wykorzystanie widma do komunikacji typu uplink i downlink.
- Agregacja nośników:
- Agregacja nośnych w 5G NR umożliwia agregację wielu pasm częstotliwości w celu uzyskania szerszych szerokości pasma. Zwiększa to szybkość transmisji danych i ogólną przepustowość sieci, zapewniając bardziej efektywne wykorzystanie dostępnych zasobów widma.
- Adaptacja łącza numerycznego (NLA):
- W sieci 5G NR zastosowano numeryczną adaptację łącza (NLA), aby dynamicznie dostosowywać schematy modulacji i kodowania w oparciu o warunki kanału. To adaptacyjne podejście optymalizuje kompromis między szybkością transmisji danych a niezawodnością, zapewniając efektywne wykorzystanie dostępnych zasobów.
- Dynamiczne udostępnianie widma (DSS):
- 5G NR wykorzystuje funkcję dynamicznego udostępniania widma (DSS), umożliwiając jednoczesne wdrożenie 4G LTE i 5G NR w tym samym paśmie częstotliwości. DSS umożliwia płynne przejście z 4G na 5G, optymalizując wykorzystanie istniejącej infrastruktury.
- Dzielenie sieci:
- 5G NR obsługuje dzielenie sieci, czyli koncepcję umożliwiającą tworzenie zwirtualizowanych, niestandardowych segmentów sieci dostosowanych do konkretnych zastosowań. Dzielenie sieci umożliwia efektywne wykorzystanie zasobów w oparciu o unikalne wymagania różnych przypadków użycia.
- Sterowanie i separacja płaszczyzn użytkownika (CUPS):
- Architektura kontroli i separacji płaszczyzn użytkownika (CUPS) w 5G NR oddziela funkcje płaszczyzny kontroli i płaszczyzny użytkownika. Ta separacja zwiększa elastyczność, skalowalność i efektywne wykorzystanie zasobów w sieci.
Podsumowując, nowe radio 5G działa poprzez wykorzystanie zaawansowanych technologii, takich jak elastyczna numerologia, MIMO, kształtowanie wiązki, OFDM, agregacja nośników i dynamiczne współdzielenie widma. Funkcje te łącznie umożliwiają sieci 5G zapewnianie wyższych szybkości transmisji danych, mniejszych opóźnień, lepszej wydajności widmowej i obsługi różnorodnych zastosowań w szerokim zakresie pasm częstotliwości.