詳解5G NR標準 有哪些創新性的新技術

20年前，人們(men) 遠程溝通的方式是打電話， 10年前是打電話、PC上網視頻聊天，5年前隨著移動寬帶的飛速發展，絕大部分的應用開始通過移動寬帶（MBB）來實現。手機逐漸成為(wei) 人們(men) 日常不可分開的部分，吃飯玩“吃雞”、走路“打農(nong) 藥”、出行共享單車、購物掃碼，可以隨時隨地享受移動寬帶開來的便利與(yu) 娛樂(le) 體(ti) 驗。也就是我們(men) 所說的，無線通信在2G時代是語音，3G時代是數據，4G時代是移動寬帶MBB。

天下功夫，唯快不破！ 5G時代的eMBB（增強移動寬帶）業(ye) 務，可以帶你體(ti) 驗20Gbps的峰值速率，AR/VR, 超高清視頻直播等；uRLLC（超高可靠超低時延通信）業(ye) 務，可以帶你體(ti) 驗炫酷的無人駕駛、遠程駕駛；mMTC(大規模機器通信)業(ye) 務，可以通過打造智能工廠、智慧城市、智慧農(nong) 業(ye) 等實現萬(wan) 物互聯。

近日，工信部IMT-2020(5G)推進組正式發布了5G第三階段研發試驗規範，5G第三階段研發試驗已啟動。該研發試驗基於(yu) 3GPP 5G標準，構建統一環境，開展係統驗證，指導5G麵向商用的產(chan) 品研發，推動產(chan) 品成熟和產(chan) 業(ye) 鏈協同。該試驗將對核心網、基站、終端和互操作性等支撐5G商用的關(guan) 鍵特性進行測試驗證，預計完成時間為(wei) 2018年第4季度。

本階段研發試驗將基於(yu) 3GPP新發布的5G NSA標準開展測試驗證工作。簡單來說NSA使用4G核心網（EPC），以4G作為(wei) 控製麵的錨點，采用LTE 與(yu) 5G NR（New Radio，新空口）雙連接的方式，利用現有的LTE網絡部署5G，以滿足運營商快速實現5G部署的需求。

下麵就讓小編給大家具體(ti) 講講有哪些創新性的新技術...

全新頻譜

寬頻支持大帶寬

兵馬未動，糧草先行。頻譜是無線通信技術的基礎資源。未來5G先發頻段是C-band（頻譜範圍為(wei) 3.3GHz-4.2GHz， 4.4GHz-5.0GHz）和毫米波頻段26GHz/28GHz/39GHz。相應地，3GPP量身打造了n77，n78，n79，n257，n258和n260。

5G采用了寬頻方式定義(yi) 頻段，形成了少數幾個(ge) 統一頻段，大大降低了終端（手機）支持漫遊的複雜度。5G的大帶寬由20MHz，增加到在C-band上大支持100MHz，在毫米波上大支持400MHz。相當於(yu) 路寬了，下載或上傳(chuan) 的速度將大幅提升。另外，5G采用更為(wei) 先進的符號成型技術，如Filter-OFDM，降低了頻譜邊緣保護帶的開銷，相比4G，在同樣的標稱帶寬下，傳(chuan) 輸帶寬有了明顯的提升。

全新終端形態

多天線提升下行速率

多天線的使用帶來了空間複用增益，可以大幅度提升容量。但對於(yu) 特定終端，能支持的複用層數，受限於(yu) 接收天線的數目。現在大家所使用的終端（手機）標配的接收天線數目為(wei) 兩(liang) 個(ge) ，因此能支持大複用層數為(wei) 兩(liang) 層。未來使用4收天線的終端將成為(wei) 主流。5G NR將標配的接收天線數目提升了一倍。相比2收、4收終端可以大幅提升下行速率。

●上下行解耦技術，補齊上行覆蓋短板

通過C-band大帶寬和多天線接收技術，用戶享受了更快的下載速率，但由於(yu) C-Band的傳(chuan) 輸特性，以及終端上行發射功率等限製，5G小區的上行覆蓋受限嚴(yan) 重。如果和現有1.8GHz的LTE共站部署，覆蓋有明顯短板，隻有小區中心的部分用戶才能享受5G帶來的更高速率體(ti) 驗。

上下行解耦就是針對這一問題提出的創新頻譜使用技術，3GPP中的正式名稱是 LTE-NR UL coexistence，用LTE低頻空閑頻譜共享給NR上行使用，既彌補了C-Band以及高頻在上行覆蓋上的不足，又充分利用了LTE空閑頻譜的無線資源，一舉(ju) 兩(liang) 得，以通用的方案應用於(yu) NSA和SA的模式，使得提供5G基礎覆蓋的同時，又能節省運營商部署成本，是加速5G部署的*特性。

華為(wei) 與(yu) 英國運營商EE在倫(lun) 敦商用網絡上進行了上下行解耦的外場試驗，試驗結果表明，采用了上下行解耦後，3.5GHz的覆蓋半徑提升了73%，在用戶體(ti) 驗提升10倍的前提下達到了與(yu) 1.8GHz的同覆蓋。

全新物理層技術框架

保障係統靈活性有效性

●新波形

LTE下行支持CP-OFDM（沒有DFT預變換）波形，上行僅(jin) 支持DFT-s-OFDM的波形。NR在此基礎上在上行也引入了CP-OFDM的波形，可以支持更加靈活的數據調度。同時NR的係統帶寬利用率高可達97%（LTE為(wei) 90%），增加了運營商的頻譜利用價(jia) 值。

●靈活的空口設置

和前代通信技術使用固定的15KHz子載波間隔和1ms的子幀長度相比，5G NR引入了更加靈活的空口設置，比如靈活的子載波間隔（數據在不同band上支持15KHz到120KHz的子載波間隔）和靈活的幀結構（全下行，全上行，下行為(wei) 主和上行為(wei) 主的幀結構），以適應不同的信道類型和業(ye) 務類型。並且不同的業(ye) 務類型（如eMBB和uRLLC）可以通過FDM的方式同時發送，提高了係統傳(chuan) 輸的靈活性。

●增強的多天線技術

5G NR引入了多項多天線增強技術，大幅提高了頻譜效率、小區覆蓋和係統靈活性。

提高頻譜效率：

對於(yu) 單用戶而言，基於(yu) 非碼本的上行傳(chuan) 輸機製，減少了前代通信技術使用碼本進行預編碼，所產(chan) 生的量化誤差，可提供更的信道信息，有效的增強上行頻譜效率；

對於(yu) 多用戶而言，相對於(yu) LTE所支持的4流，5G NR上下行支持正交12流的多用戶配對，並且通過增強的幹擾測量和反饋技術，可顯著提高上下行頻譜效率。 

對於(yu) TDD來說，探測參考信號 （SRS） 可以在不同的載波之間，或者同一載波的不同天線之間切換發送，利用信道互易性，進一步提升TDD係統的信道反饋精度和頻譜效率；

增強小區覆蓋：    

5G NR采用波束賦型的測量和反饋機製，可同時應用於(yu) 初始接入、控製和數據信道。波束賦型（Beamforming）是多天線技術的一種，是指gNodeB/UE對PDSCH/PUSCH（Physical Downlink /Uplink Shared CHannel）上/下行信號進行加權，形成對準UE/gNodeB的窄波束，將發射能量對準目標用戶，從(cong) 而提高目標UE/gNodeB的解調信噪比。

對於(yu) 初始接入來說，改進了LTE時期基於(yu) 廣播的機製，升級為(wei) 基於(yu) 波束賦型的機製，從(cong) 而提高了係統覆蓋率；采用波束賦形，可增強控製信道的覆蓋範圍，從(cong) 而擴大了小區半徑，也可以提高傳(chuan) 輸成功率，尤其適應於(yu) 高頻傳(chuan) 輸。

此外，還有增強的導頻設計，如解調導頻、相位跟蹤導頻和時頻跟蹤導頻，相對於(yu) LTE來說，可以有效地減小開銷，提供更信道的信息。

●全新的信道編碼

和前代通信技術數據信道用turbo碼、控製信道用TBCC等編碼方式相比，5G NR采用了全新的信道編碼方式，即數據信道用LDPC編碼，控製信道和廣播信道用Polar編碼。這一改進可以提高NR信道編碼效率，適應5G大數據量，高可靠性和低時延的傳(chuan) 輸需求。    

●CU-DU 分離技術

通過引入中央控製單元（Central Unit）,一方麵，在業(ye) 務層麵可以實現無線資源的統一管理、移動性的集中控製，從(cong) 而進一步提高網絡性能；另一方麵，在架構層麵，CU既可以靈活集成到運營商雲(yun) 平台，也可以專(zhuan) 有硬件環境上用雲(yun) 化思想設計，實現資源池化、部署自動化，降低OPEX/CPAX的同時提升客戶體(ti) 驗。

全新網絡架構

使能一網多營

基於(yu) 服務架構的核心網定義(yi) 、端到端的5G網路切片技術將催生新的商業(ye) 模式，助力行業(ye) 與(yu) 社會(hui) 的數字化轉型。

●服務化架構

和4G基於(yu) 網元和網元間點對點接口的網絡係統架構相比，5G核心網控製麵為(wei) 基於(yu) 服務的網絡架構（Service Based Architecture, SBA）。服務化架構支持網絡功能和服務的按需部署，使能靈活的網絡切片；減少新網絡業(ye) 務的TTM，實現業(ye) 務的快速創新。服務化架構采用組件化、可重用、自包含等原則定義(yi) 網絡功能，網絡功能通過其通用的服務化接口向其它允許使用其服務的網絡功能提供服務。

●網絡切片  

5G係統架構和前幾代移動通信係統相比顯著的關(guan) 鍵區別就是網絡切片。4G網絡某種程度通過“專(zhuan) 有核心網”的特性支持網絡切片。對比而言，5G網絡切片是一個(ge) 更強大的概念，它包括整個(ge) PLMN。在3GPP 5G係統架構的範圍內(nei) ，網絡切片是指一組3GPP定義(yi) 的特征和功能，它們(men) 一起組成向UE提供服務的一個(ge) 完整PLMN網絡。

網絡切片允許根據控製按需的把網絡功能組成PLMN，這些網絡功能根據特定應用場景提供其功能及所定義(yi) 的服務。比如可以有手機切片、車聯網切片、遠程醫療切片、物聯網切片等。網絡切片技術的應用將帶領通信行業(ye) 與(yu) 其他行業(ye) 深度融合，也必將催生新的商業(ye) 模式，加速行業(ye) 數字化轉型步伐。

●邊緣計算

邊緣計算通過將應用服務向網絡邊緣遷移，實現服務內(nei) 容本地化，減少傳(chuan) 輸時延和對網絡回傳(chuan) 高帶寬的需求。同時實現網絡和應用的雙向交互，有效提升了移動網絡的智能化水平，促進網絡和業(ye) 務的融合來提升服務水平。

邊緣計算技術成為(wei) 5G網絡原生支持的特性，邊緣計算的思路融入到整個(ge) 5G係統的設計的各方麵：網絡和應用雙向交互的通信架構；用戶麵的靈活部署和靈活選擇，包括應用對用戶麵選擇的影響；多錨點的會(hui) 話（同時接入本地和雲(yun) 端）服務連續性支持（SSC mode）；本地接入網絡的支持（LADN）；適應多種業(ye) 務的靈活的QoS機製。

●統一鑒權框架 

統一鑒權框架通過支持新的鑒權協議（如EAP）和融合的鑒權接口、網元，使5G網絡可以支持多種信任狀，融合不同類型的接入技術和終端類型，提高運營商網絡麵向新業(ye) 務場景和垂直行業(ye) 的可擴展性。

5G標準的製定，遵循一定的規劃與(yu) 節奏進行的。3GPP將5G標準分成2個(ge) 大的階段來完成，個(ge) 是Release15，主要麵向eMBB場景，包括：NSA（Non-Standalone, 非獨立組網）和SA（Standalone，獨立組網）兩(liang) 個(ge) 階段。獨立組網標準就是使用5G NR以及5G核心網，將在2018年6月完成；第二個(ge) 是Release16，將在2019年12月完成，主要麵向uRLLC和mMTC兩(liang) 大場景。

展望2018，產(chan) 業(ye) 鏈將進一步圍繞3GPP 5G NR標準，繼續投入產(chan) 品研發，加速5G商用部署的進程，實現5G時代的萬(wan) 物感知、萬(wan) 物互聯、萬(wan) 物智能的宏偉(wei) 藍圖。