来自 科技 2019-01-16 10:48 的文章

5G新无线电到来的解决方案:革命性的应用速度超

3GPPRelease15摘要:早期5G框架3GPP的Release15标志着5G开始进入商业应用。在未来的几十年,其影响将渗透到多方市场——从电信到工业、医疗、汽车、互联家庭和智能城市以及其他新出现的、尚不可预见的市场。我们预计,即便额外的网络配置将标准完成时间延后约六个月左右,支持商业5G网络的框架将于2020年完成部署。这一更新标准包含了若干更改,用于确保交付所有全新无线电(NR)架构选项,并最终确定选项3a(非独立)和选项2(独立)。此次更新还将包括进一步开发独立式的5GNR规格以及改进早期的一些工作。Release16有可能稍加更改和改进,被用于将NR用在非授权频段上上,预计在Release17中将会大幅更改。通过当前的Release15技术,移动运营商、设备制造商和芯片组供应商有信心有能力推进实质性的开发工作,为商业部署提供支持。我们完全可以期待在2019年见证商业产品的推出和发布,并在2020年迎来更大规模的网络部署。在下面的章节中,我们将探讨Release15的一些关键要点,特别强调其对于射频前端的影响。Release15中的RFFE关键要点5G标准从4GLTE中汲取了大量的经验和教训,包括已证实可支持更高数据传输速率的许多概念。这种演变和对现有技术的依赖性让4G中的多种技术得以被集成到5G的最初部署之中,从而迅速产生优势,而不需要等待未来发布新版本。最初部署也会采用E-UTRA(演进的通用陆地无线接入网络)NR双连接(EN-DC)组合,其中NR始终与LTE链接相关联。多输入多输出(MIMO)技术与天线影响Release15早期版本中的一个关键要点是4x4下行链路MIMO将被强制应用,特别是在2.5GHz以上(包括n77/78/79和B41/7/38)频段。此规格的起草者意识到4x4下行链路的优势,以及它对于数据传输速率和网络容量的影响,因此将其作为5G第一个实施阶段的基本要求。四个MIMO层的存在不仅可提高下行链路的数据传输速率,也意味着在用户设备(UE)中将存在四个单独的天线,从而增加了射频前端设计团队的自由度。虽然上行链路2x2MIMO的部署并非是一个强制性特征,却是移动运营商强烈期望的一个额外特征。在用户设备(UE)中拥有2x2上行链路MIMO需要用两个5GNR发射功率放大器(PA)从单独的天线传递信号。使用更高频率的时分双工(TDD)频谱,如n41、n77、n78和n79以及其他TDD频段时,这一特征将更为有益。它使上行链路数据。上行链路数据传输速率有效增加一倍,可缩短上行链路脉冲,并灵活应用5G帧计时,从而增加下行链路子帧的数量。下行链路的数据传输速率有可能提高33%。然而,当下行链路数据传输速率非常高时,UE发出的快速而持续的CQI和ACK/NACK应答会对上行链路提出挑战,并需要对5%至6%的下行链路数据传输速率提供支持。因此,上行链路数据传输速率可最终限制下行链路的数据传输速率,且在未采用上行链路MIMO时,覆盖区域和下行链路最大数据传输速率将受到上行链路数据传输速率性能的限制。第二个传输路径的进一步应用是一种新的传输模式,被称为“2Tx相干传输”。这可有效使用分集原则,重点利用网络的下行链路一侧,额外实现1.5-2dB的传输分集增益,这对于解决上行链路网络性能有限的根本性问题至关重要。研究[1]表明,上行链路信道的改进等同于增加小区边缘范围大约20%。这一点为什么如此重要?运营商报告,大部分移动电话都在建筑结构内部打出(约75%的电话都是从家庭或办公室内部拨出),这会导致信号衰减,小区半径下降。换言之,电话从小区边缘拨出,其实际位置远离基站。因此,朝向这一端所做的任何调整都将被运营商所肯定,并有助于最大程度降低5G网络的成本。除了改善小区边缘性能之外,2x2上行链路MIMO也可以提高频谱效率。因为5GNR大多数是2GHZ以上的TDD技术,而TDD小区很可能部署为高度不对称结构,下行链路具有较高优先级(如80%下行链路,20%上行链路),改善频谱效率对于实现较高的小区容量非常关键。关键见解:5G设备需要4x4下行链路MIMO,在2.5GHz至6GHz频谱,多数能支持2x2上行链路MIMO。非独立模式下的双连接(4G/5G)在Release15的初始阶段,移动运营商会强调建立双连接非独立(NSA)运营方式框架的重要性。从本质上讲,双连接NSA网络部署意味着将5G系统覆盖到现有的4G核心网络之上。双连接意味着基站和UE之间的控制和同步是通过4G网络执行,而5G网络是附着在4G锚定上的补充无线电接入网络。在这一模型中,4G锚定利用现有4G网络来建立关键链路,同时用覆盖的5G来传递数据/控制。正如您可以想象的那样,增加了一个新的无线电,也就是5G新无线电,外加现有的4GLTE多频带载波聚合,对系统性能、尺寸和制止干扰机制来说,都为设计新的5GNR射频前端模块产生了更多新的挑战。NSA选项-3a网络拓扑的简化视图(见图2)表明,在早几代的5G网络中,移动性主要通过LTE无线电锚定(控制和用户平面)处理。这种结构利用LTE原有的覆盖面以确保服务传输的连续性并逐步推出5G小区。它当然是实施5G最可行的方法,同时可确保在回传和网络基础设施还没有升级到5G的区域保持数据连接的完整性。但是,这需要UE默认在标准化波段和无线电接入技术(FDD、TDD、SUL、SDL)的所有可能组合中,对LTE(Tx1/Rx1)和NR(Tx2/Rx2)载波的同步双上行链路传输提供支持。正如您可能期望的那样,这就产生了一个技术壁垒,即如何在一个小的设备里运行多个单独的无线电和频段。如果加上TDDLTE锚定点,网络运行可能是同步的,在这种情况下,运行模式将限于Tx1/Tx2和Rx1/Rx2,或异步,后者需要采用Tx1/Tx2、Tx1/Rx2、Rx1/Tx2、Rx1/Rx2技术。如果LTE锚定为频分双工(FDD)载波,TDD/FDD频段间运行需要采用同步Tx1/Rx1/Tx2和Tx1/Rx1/Rx2。在所有情况下,因为控制平面信息将由LTE无线承载运输,确保对LTE锚定点上行链路的速度进行保护,这一点非常重要。