5G網絡關鍵技術

5G網絡關鍵技術

還不知道5G是什麼?歷史文章瞭解下:

視頻:看不懂文字?動畫分分鐘瞭解5G技術

圖文:5G來了,你GET多少?5G發展與應用場景

說道5G的關鍵技術,首先我們要談到,是增強覆蓋技術

5G就是要更快,所以考慮快,直接辦法就是增加帶寬。因為增加帶寬是增加容量和傳輸速率最直接的方法,5G最大帶寬將會達到1GHz,考慮到目前頻率佔用情況,5G將不得不使用高頻進行通信。

想要手機下載速率快,為什麼要增加帶寬呢?也就是說為什麼信道容量與信道帶寬成正比,因為香農公式:

香農Shannon提出並嚴格證明了“在被高斯白噪聲干擾的信道中,計算最大信息傳送速率C公式”:C=Blog2(1+S/N)。式中:B是信道帶寬,S是信號功率,N是噪聲功率。該式即為著名的香農公式,顯然,信道容量與信道帶寬成正比,同時還取決於系統信噪比以及編碼技術種類。

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5G頻譜

5G使用高頻,帶來兩個挑戰!

挑戰1:衰耗大

我們知道,光速C=λf 波長乘以頻率,C是電磁波的傳播速度,單位 m/s;λ 是波長單位m;f是頻率,單位Hz;頻率越高,波長越短,傳輸損耗就會越大,繞射能力差。如下圖實驗數據所示,橫座標為距離,縱座標為損耗,可以對比看出:同樣距離600米條件下,3.5GHz的路損大概是100db;紅色實線是39GHz,它的路損已經超120db了,路損會增加20db,也就是頻段每升高10倍,路損會增加100倍。

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不同頻率的損耗

挑戰2:上行覆蓋受限

下圖中,PUSCH是一個上行的共享信道。我們發現頻段為1.8GHz時,最小耦合損耗MCL比評斷為3.5GHz大11個dB,也就是說同樣條件下,1.8GHz頻段的上行覆蓋會增大11dB。

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NR上下行解耦

其中,MCL為Minimum Coupling Loss,最小耦合損耗,感興趣的可以看我的另一篇文章:MCL的意義與計算。

如何解決第1個挑戰衰耗大呢?對了,利用現網LTE的覆蓋優勢啊,現有的LTE網絡已經成熟,不用白不用!

如何解決第2個挑戰覆蓋受限嗎?我手機增大我的發射功率不就行了。

那我們就從這兩個思路,來看看5G是如何解決這些難題的!

1、LTE中規範UE最大的上行發射功率為23dBm,即20W,如果對dB,dBm,dbi感興趣,可以看我另一篇文章:通信中常見的單位換算。

為了高頻通信上行接受效果,3GPP已經在R14中提出終端工作在某些高頻段時可以提高發射功率規格。但畢竟手機越做越小,在手機中放置大的功放不太現實。所以5G中採用上下行解耦技術解決這個問題。

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NR上下行解耦

2、5G新空口技術New Radio,NR。NR集中下行使用高頻段進行通信,上行可以視UE覆蓋情況選擇與LTE共享低頻資源進行通信,從而實現NR上下行頻段解耦。下行不管手機在哪裡,都是採用3.5GHz,上行情況下,如果手機離基站比較遠了,可以切回至18.GHz。開了上行解耦,上行速率提高4~5倍。

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上下行解耦怎麼做到的呢?就是在NR空口的不同TTI中分享一部分帶寬給LTE用,不同的調度週期裡面,LTE的共享份額不同。具體的共享情況,後續會做介紹。

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以華為設備舉例,在現網中LTE的BBU3900中與NR的BBU5900實現了基帶板與主控板的連接方式,可實現數據共享傳輸。

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三種連接方式

上圖為三種連接方式,方式1就是直接在現有LTE的BBU上插入NR的基帶板,連接AAU;方式2就是LTE的RRU雙向連接,一個方向連接LTE基帶板,另一個方向連接5G基帶板,5G的BBU與LTE的主控板相連;方式三就是LTE的RRU單向連接自己的基帶板,但LTE的基帶板與NR的基帶板相連,通過HEI接口。


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