無線接入解決方案必須能夠演進並適應新的需求和新的服務特性;
新的5G RAT的3GPP規範將採用分階段方法,初始階段具有相對有限的範圍,而後續演進會確保完全符合所有確定的5G要求;
新的5G RAT不需要與前幾代向後相容;
每個網路節點會始終有規律的進行某些傳輸;
在LTE中,始終傳輸包括:
主和輔同步訊號;
小區特定參考訊號;
廣播系統資訊MIB和SIB。
始終傳輸的相反是 按需傳輸,可以在基於每個需要發起和去啟用的傳輸;
平均負載相對較輕的網路節點:
在郊區和農村地區,通常部署網路基礎設施以提供一定的最低終端使用者資料速率的覆蓋,而不是因為需要更多的網路容量來處理業務量;
即使由於需要更多網路容量而推動部署新基礎架構,部署的大小也是根據峰值流量來規劃的;由於業務量通常隨時間顯著變化,因此每個節點的平均負載仍然相對較低。
始終傳輸的影響:
始終傳輸將增加整個系統的干擾,從而降低可達到的資料速率;
始終傳輸將增加整體網路能耗,從而限制網路能效。
始終傳輸和向前相容性之間的關係可以通過使用MBSFN子幀實現LTE中的中繼功能來充分說明;與正常子幀相比,MBSFN子幀包括更小的小區特定參考符號,在沒有MBSFN子幀的情況下,不可能具有保證向後相容性;
最小化始終傳輸可以被看作是更高階的超精緻Ultra-lean設計原理的一部分,表示為最小化與使用者資料傳輸不直接相關的所有網路傳輸;目的是實現更高的資料速率並增強網路能量效率;
留在盒子裡,是傳輸所需的資訊應該保持在一起,並且不在資源空間上傳播;目的是實現更高程度的向前相容性;
不滿足「留在盒子裡「原則的LTE傳輸的範例是,在每個LTE子幀的控制區域中傳送的物理通道(PCFICH、PHICH、PDCCH)的集合;
LTE EPDCCH與「留在盒子裡「原則一致;每個EPDCCH包含在單個或幾個資源塊內,使得能更加直接的引入與EPDCCH並行的新傳輸;
另一個重要設計原則:避免子幀邊界以及不同傳輸方向之間靜態和嚴格的定時關係;範例是LTE上行鏈路混合ARQ過程;
嚴格和靜態的定時關係還可能阻止了無線接入技術可以受益於處理能力的技術進步;
在上行和下行鏈路中,OFDM也是用於新的5G RAT的主要候選者;
5G無線接入覆蓋非常寬的頻率範圍;1GHz-10GHz,甚至高達70-80GHz;
對於低頻譜部分,與LTE相同量級的子載波間隔就足夠了;然而對於較高頻率,需要較大的子載波間隔以便確保足夠的魯棒性,特別是在合理的成本和功率消耗下的移動裝置的相位噪聲;
在較高頻譜中,使用具有較大的子載波間隔的較高階數值學來確保對相位噪聲有高魯棒性;
通過簡單的引入額外的縮放因子,可以更容易的在稍後階段引入額外的數值學;
高階數值學也可以用於低頻密集部署。
依賴於時間對準的上行鏈路的正交通常是一種好的辦法,但侷限於:
必須有常規的上行鏈路傳輸,以便網路能夠估計上行鏈路定時並在需要時提供定時提前命令;
在可以啟動使用者資料傳輸之前需要建立時間對準,這樣帶來導致初始存取中的額外延遲,同樣阻礙了尚未同步的裝置的即時資料傳輸。
濾波器組多載波FBMC是另一種多載波傳輸,其中每個子載波通過濾波進行頻譜整形;
雖然必須保持子載波之間的正交性,但是OQAM調變的使用導致通道估計的困難,特別是與MIMO傳輸相結合;
在由許多符號組成的傳輸突發的情況下,該保護時間開銷將相對較小;對於低延遲傳輸,需要短突發傳輸,會導致潛在的較大的開銷;
在保持OFDM結構的同時改進頻譜限制的不同方式是對整個OFDM訊號進行濾波;
也可以使用時域加窗來控制頻譜屬性;
濾波/加窗也可以用於頻譜限制載波的某些部分;還可以允許在一個載波內混合不同的OFDM數值學;
不同的數值學可以例如對應於不同的子載波間隔;
不同的數值學也可以對應於具有不同迴圈字首的相同子載波間隔。
LTE上行鏈路使用了具有DFT預編碼的OFDM,以便減少傳送訊號的立方度量CM,從而在裝置側實現更高的功率放大器,缺點是限制了傳輸的靈活性;
與較低頻譜相比,高頻譜的高功率放大器更重要:
特別是在基站側,這種高頻譜中的操作通常與大量無線相關聯,因此與大量的功率放大器相關聯;
電子元件在高頻率下的小尺寸和緊密封裝使得更難以處理過多的熱量,由於功率放大器效率低下,產生的熱量比例會更多。
當低CM是基本需求時,如在覆蓋受限場景中,資料傳輸可以使用這種補充的DFT預編碼;然而也可以在OFDM之上新增其他CM減少技術的形式;
新的5G RAT也支援基於TDD和FDD的雙工方式,以便匹配存在的配對和不配對的蜂窩頻譜;
5G頻譜從1GHz到幾十個10GHz;
在該頻譜的較低部分,具有基於FDD雙工的配對頻譜將很可能占主導地位;對於由於傳輸約束將限於密集部署的較高頻率,具有基於TDD雙工的不配對頻譜起主要作用;
具有基於TDD雙工的不配對頻譜的好處是,可以根據瞬時業務動態的將傳輸資源分配給不同傳輸方向;
不配對頻譜的TDD主要問題是:基站到基站和裝置到裝置之間的干擾的可能性;可以通過時間對準和在所有小區使用相同的下行鏈路/上行鏈路設定組合來避免;
新的5G無線接入,允許將傳輸資源或多或少的完全動態的分配給不同的傳輸方向,會有基站到基站和裝置到裝置的干擾產生;
廣域部署潛在干擾:
基站具有高發射功率,位於更高的位置,並且通常以高佔空比發射服務多個啟用裝置;
裝置具有低得多的發射功率,通常位於室內或室外的街道,並且通常平均以相對低的佔空比傳輸。
密集部署基站和裝置傳輸特性:
與廣域部署相比,密集部署中基站的發射功率將更類似於裝置的發射功率;
密集部署的基站在室內和室外的街道部署;
由於更多的動態業務變化,密集部署中的基站通常將平均比較低的佔空比進行操作。
全雙工操作意味著在相同的頻率下同時接收和傳送;
全雙工會導致發射機到接收機的自干擾,可在檢測前消除;依賴於空間分離、模擬抑制和數位消除的組合;
全雙工有益的一種情況,基站之間的無線連線:
與傳統的基站/裝置鏈路相比,回程鏈路在許多情況下更為孤立;
與傳統移動裝置相比,與全雙工相關聯的接收機複雜程度可能更容易包括在回程節點中;
對於回程節點,更容易在發射和接收天線之間有更多空間分離,放寬度主動干擾的抑制。
鏈路級的全雙工,在基站/裝置鏈路上的雙向上的同時傳輸;
小區級的全雙工,在基站發射到一個裝置,並且同時在相同頻率上接收/檢測另一裝置的發射;在小區級全雙工好處,不需要再裝置側支援同時的同頻傳輸和接收;
幀結構是再無線介面上實現低延遲的關鍵因素;低等待時間,需要短TTI,因此需要短子幀;
低鏈路級延遲要求對資料的快速解調和解碼;接收機由於子幀內的資料的解調和解碼所需的控制資訊位於子幀的開始,可以儘早的開始解調和解碼;重傳發生在一個子幀延遲;減少混合ARQ往返時間;
對於上行鏈路,在子幀開始處傳送排程授權,並且相應的上行鏈路資料填充上行鏈路子幀的剩餘部分;
LTE使用Turbo編碼,5G RAT也選擇Turbo編碼,還有低密度奇偶校驗LDPC碼和極化碼Polar;
LDPC碼,基於稀疏奇偶校驗矩陣的塊碼,是具有基於迭代訊息傳遞演演算法的解碼;
極化碼,是第一個到達Shannon極限的已知結構化碼;極化碼不具有誤差基底,使得更容易在解碼之後實現非常低的誤位元速率;但技術相對不成熟;
Turbo碼主要優點在於塊長度和位元速率方面的靈活性;在Turbo碼的打孔方面的靈活性,可以很容易實現基於增量冗餘的混合ARQ;
LDPC碼是針對某個塊長度和某個位元速率設計的;
Turbo碼主要缺點,是在解碼器複雜性方面;
對於較高頻率,限制因素不是頻寬和頻譜,而是覆蓋;對於較高頻率,波束成形是提供增強覆蓋的工具;
廣泛使用波束成形以確保足夠的覆蓋對於新的5G RAT是非常重要的;
緊密整合天線元件和RF部件實現的最近發展允許比先前使用多得多的可控天線元件;
每個天線元件具有其自己的D-A轉換器和功率放大器,並且所有波束處理在基頻中完成;
多站點連線意味著裝置同時連線到多個站點;
在非常高的載波頻率下或者需要非常高的可靠性時,多站點連線有關鍵作用;
多站點連線還可以在低負載時提高使用者資料速率;
多站點連線可以包括同一層內的站點(層內連線),還可以同時連線到不同小區層的站點(層間連線);多站點連線可以通過不同無線接入技術的連線;
多站點連線可以在協定棧中的不同級別實現:使用類似載波聚集的結構,它們通常對站點之間的回程具有嚴格的等待時間要求;將協定棧中較高層的資料流聚合,類似LTE的雙連線,其中聚合在PDCP層完成;
即不與使用者資料傳送直接相關,但是裝置能夠存取系統所必須的功能;
系統接入功能包括:網路通知/尋呼裝置的功能,裝置接入系統的功能(隨機接入);
影響5G RAT的系統接入功能,新型別解決方案:
覆蓋對於波束成形的依賴,特別是在較高頻率;
在一些部署中需要支援非常高的網路能效;
支援高度向前相容性的目標。
覆蓋依賴於波束成形意味著從鏈路預算來看廣播大量資訊會受限制;最小化廣播資訊的數量對於使用大規模波束成形來覆蓋時至關重要的;
從哪些節點廣播系統資訊也具有靈活性;當沒有服務的裝置時,底層的節點可以是完全不活動的;
5G RAT多層部署也是多技術部署;
系統資訊的大部分在相鄰小區之間是相同的;可以使用MBSFN從一組節點聯合的廣播系統資訊;
由於過度使用波束成形來提高覆蓋,會影響隨機接入,也可能不能同時監聽所有方向上的隨機接入傳輸;
排程可以對傳輸活動有動態和嚴格控制,提高資源利用率;
排程需要裝置從基站請求資源,在進行排程決定之後,其可以向裝置提供指示用於上行鏈路傳輸資源的排程授權;
避免請求-准許階段:
向裝置提供預先在特定時間內有效的排程准許,在排程授權有效時間內,裝置可以在上行鏈路上不必經過請求授權階段而進行傳送;
允許不需要任何授權的未排程傳輸。
在沒有提供獨佔接入的授權時,不能避免來自不同裝置的傳輸之間的衝突;解決:接受衝突;提高處理增益足以允許衝突傳輸的檢測和解碼。
低密度擴充套件LDS,可以有效的檢測碰撞訊號;
LDS利用特定的擴充套件序列來擴充套件發射訊號;
稀疏碼多址SCMA是LDS的修改擴充套件,其中LDS的直接序列擴充套件由稀疏碼字代替;這種稀疏碼字提供擴充套件的歐幾裡的距離和增強的鏈路效能;
5G時代,回程和接入融合的原因:
在5G時代,接入鏈路將擴充套件到10GHz以上的高頻帶,當前用於回程的頻率範圍;
在5G時代,行動網路的預期密集化將需要能夠在非視距條件下操作的無線回程。
無線回程鏈路的重要屬性:
在無線回程場景中,裝置通常是不移動的;
與正常裝置相比,無線回程裝置可以具有更多的複雜性,包括更多的天線及發射和接收天線分離的可能性。
用於接入和無線回程的公共頻譜池不一定意味著接入鏈路和無線回程鏈路在相同的頻率上操作;許多情況下,回程鏈路和接入鏈路之間的頻率是分離的;
LTE裝置到裝置連線包括兩部分:
裝置到裝置通訊,重點關注公共安全用例;
裝置到裝置發現,不僅針對公共安全,而且針對商業用例。
裝置到裝置連線應該被看做是增強5G網路內連線性的通用工具;
網路應能夠設定基於裝置的中繼鏈路以增強連線品質;
為了最大限度提高裝置到裝置連線,應儘可能在網路控制下進行;沒有網路可用時,裝置大裝置的連線也應該可以工作。