3GPP Release 15概述

3GPP成員定期會(huì)面以協(xié)作并創(chuàng)建蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)。目前瑟由，3GPP正在為5G定義標(biāo)準(zhǔn)歹苦。3GPP由各個(gè)具有特定關(guān)注范圍的工作組組構(gòu)成暂氯。圖1顯示了3GPP的基本組織結(jié)構(gòu)。比如究流，對(duì)于底層研究芬探，由RAN1定義的物理（PHY）層偷仿，由RAN2定義的MAC層酝静，以及在某些情況下由RAN4定義的PHY層測(cè)試别智。

5G KPI和3GPP的時(shí)間表

國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）對(duì)5G提出了要求稼稿，這些要求至少于實(shí)現(xiàn)三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)（KPI）：

■增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）：峰值數(shù)據(jù)速率> 10 Gb / s

■大規(guī)模機(jī)器類型通信（MMTC）：接入密度> 1 M / km2

■超可靠的低延遲通信（URLLC：）端到端延遲<1 ms。

下表是作為2020年5G最低要求的具體技術(shù)要求丽啡。

3GPP制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間表，如圖2所示馏予，以確保4G和5G之間的版本以正常的節(jié)奏進(jìn)行盔性，并且按時(shí)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)蛹尝。自最初發(fā)布時(shí)間表以來突那，第15版標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間表已經(jīng)加快愕难，但第16版計(jì)劃在2020年與國(guó)際電聯(lián)的要求保持一致猫缭。

5G NR 時(shí)間表

■2017年3月在RAN＃75上達(dá)成了總體時(shí)間表

■該標(biāo)準(zhǔn)仍然在進(jìn)一步完善中

■RAN＃77采取了一些關(guān)鍵措施來確保該時(shí)間表得到滿足

第15版于2018年6月的RAN全體會(huì)議上通過討論猜丹。但是射窒，仍有一些問題需要處理，解決方案需要最后確定抬旺。計(jì)劃延遲

計(jì)劃在2018年12月討論NR-NR雙連接（DC）汉柒。具體來說就是計(jì)劃討論確定DC選項(xiàng)4和7。圖3顯示了這兩個(gè)選項(xiàng)的示意圖兽间。

第15版詳細(xì)概述

為5G定義一套完整的新標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)嘀略。3GPP已將5G標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)版本：版本15（對(duì)應(yīng)于NR階段1）和版本16（對(duì)應(yīng)于NR階段2）帜羊。在NR階段1中讼育，LTE和NR之間存在共同的部分奶段，例如兩者都使用正交頻分復(fù)用（OFDM）。

但是蹲缠，表2中也總結(jié)了不同之處鳖宾。

要真正實(shí)現(xiàn)NR的完整版本吼砂，必須部署大量新硬件。為了繼續(xù)使用現(xiàn)有硬件鼎文，已經(jīng)提出了分階段方法。一個(gè)是非獨(dú)立（NSA）部署版本因俐，將使用LTE核心網(wǎng)絡(luò)拇惋，另外一個(gè)是獨(dú)立（SA）部署版本，該版本將使用NR核心網(wǎng)絡(luò)并完全獨(dú)立于LTE核心網(wǎng)絡(luò)抹剩。

為了確保哪些設(shè)備可以相互通信撑帖，引入了一些新的術(shù)語(yǔ)：

■LTE eNB-可以連接到EPC或當(dāng)前LTE核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備

■eLTE eNB-可以連接到EPC和NextGen核心的LTE eNB的演進(jìn)

■gNB -5G NR等效于LTE eNB

■NextGen核心與gNB之間的NG接口

■核心網(wǎng)與RAN之間的NG2-控制平面接口（LTE中的S1-C）

■NG3-核心網(wǎng)與RAN之間的用戶平面接口（LTE中的S1-U）

圖4和圖5中所示的3GPP TR 38.804（草案v0.4）中的三個(gè)圖示出了5G NR的各種部署方案。

圖4在左圖中示出了NR gNB的輔小區(qū)NSA操作連接到LTE EPC的設(shè)置胡嘿。右圖顯示了添加NextGen核心的場(chǎng)景。eLTE eNB充當(dāng)主設(shè)備。NR gNB處于NSA模式，具有用于eLTE eNB和NR gNB之間的數(shù)據(jù)流的定義路徑，其中NextGen核作為主設(shè)備柏锄。圖5顯示了一個(gè)替代部署方案，其中包含分階段演進(jìn)以添加獨(dú)立操作。在制定此分階段方法時(shí)炕泳，所有部署類型都可以同時(shí)運(yùn)行籽腕。新部署的確切時(shí)間和階段取決于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供商万伤。

對(duì)于NSA操作放妈，需要在LTE和NR之間存在用于雙連接的協(xié)調(diào)頻率規(guī)劃宅倒。表3示出了各種LTE頻帶如何對(duì)應(yīng)于所提出的NR頻率范圍。

NR的特定頻帶范圍如上圖哈打，但頻率仍未最后確定，特別是對(duì)于mmWave。從2018年5月舉行的RAN4會(huì)議看凳怨，表4顯示了討論中的運(yùn)營(yíng)頻段。值得注意的是，已經(jīng)添加了頻帶n261，更有趣的是段化，已經(jīng)刪除了舊版本中定義為31.8 GHz-33.4 GHz

TDD的頻帶n259佃延。該頻段最初被稱為研究頻段，但CEPT于2017年11月將其從5G考慮頻帶中刪除了膘螟。

對(duì)于其他頻段碾局，如内斯，正在積極研究將24.25 GHz-29.5 GHz用5G NR。作為技術(shù)報(bào)告38.815的一部分，正在跟蹤并積極更新肩豁。以下頻率圖表取自該報(bào)告，提供了一個(gè)很好的直觀圖，顯示各國(guó)感興趣的5G頻段情況抡锈。

NR的子載波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用于低于6 GHz頻段和mmWave頻段疾忍。這是通過創(chuàng)建通過將基本子載波間隔（SCS）縮放整數(shù)N而形成的多個(gè)數(shù)字來實(shí)現(xiàn)的，其中15 kHz是基本子載波間隔（SCS）床三，N??是2的整倍數(shù)一罩。子載波結(jié)構(gòu)頻帶選擇，可能的SCS為15 kHz至480 kHz撇簿。

并非所有頻段的的SCS選項(xiàng)都已經(jīng)確定擒抛。對(duì)于6 GHz以下推汽，僅使用15 kHz，30 kHz和60 kHz歧沪。高于6 GHz，還沒有決定莲组。候選SCS為60 kHz诊胞，120 kHz和240 kHz，而480 kHz被標(biāo)為將來研究使用锹杈。將基于相位噪聲模型撵孤，信道帶寬，快速傅立葉變換（FFT）大小以及它們要支持的服務(wù)（eMBB竭望，URLLC或mMTC）等來研究這些選項(xiàng)的可行性邪码。這些SCS不適用于所有頻段而是適用于某些公共或特定用途用數(shù)據(jù)信道。表5總結(jié)了這些組合咬清。

子載波結(jié)構(gòu)的某些部分是靈活的闭专，如SCS，而其他部分是固定的旧烧。子幀持續(xù)時(shí)間固定為1ms影钉，幀長(zhǎng)度為10ms。給定15kHz * 2n的子載波間隔掘剪，15kHz的每個(gè)符號(hào)長(zhǎng)度（包括CP）等于SCS的相應(yīng)2n個(gè)符號(hào)的總和平委。與其他OFDM符號(hào)相比，0.5m中的第一個(gè)OFDM符號(hào)比16Ts（假設(shè)15kHz和FFT大小為2,048）長(zhǎng)夺谁。16 Ts用于第一個(gè)符號(hào)的CP廉赔。NR支持?jǐn)U展CP。

在NR里匾鸥，對(duì)于60kHz以下的子載波間隔蜡塌，間隔被定義為7或14個(gè)OFDM符號(hào)，對(duì)于高于60kHz的子載波間隔扫腺，被定義為14個(gè)OFDM符號(hào)岗照。時(shí)隙可以包含所有下行鏈路，所有上行鏈路或至少一個(gè)下行鏈路部分和至少一個(gè)上行鏈路部分笆环。數(shù)據(jù)傳輸可以跨越多個(gè)間隔攒至。圖8示出了在頻域和時(shí)域中使用混合數(shù)字學(xué)的時(shí)隙中的示例子載波結(jié)構(gòu)。

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NR調(diào)制和波形與LTE具有一些共性躁劣，但旨在具有更高的頻譜效率迫吐。NR支持QPSK，16 QAM和256 QAM账忘，具有與LTE相同的星座圖志膀。支持基于OFDM的波形熙宇。至少高達(dá)40 GHz，CP-OFDM波形支持Y的頻譜利用率大于LTE的頻譜利用率溉浙，其中對(duì)于LTE烫止，Y = 90％。Y的定義為傳輸帶寬配置/信道帶寬* 100％戳稽。例如馆蠕，建議中僅對(duì)于上行鏈路的Y為98％。也支持基于DFT-S-OFDM的波形惊奇，但是它們僅限于單流傳輸互躬。

基于CP-OFDM和DFT-S-OFDM的波形對(duì)于用戶設(shè)備（UE）都是必須的選項(xiàng)的。

NR定義物理資源塊（PRB）颂郎，其中每個(gè)PRB的子載波的數(shù)量對(duì)于所有子載波結(jié)構(gòu)是相同的吼渡。每個(gè)PRB的子載波數(shù)量是N = 12。下面是一個(gè)圖表乓序。

NR尚未確定的的部分是最大信道帶寬寺酪。RAN1確定版本15中的最大信道帶寬為400 MHz，但以下列出了進(jìn)一步研究：

-子 6 GHz頻帶：MHz -200 MHz范圍

-高6 GHz頻帶：MHz-1 GHz范圍

]-通過載波聚合支持最大信道帶寬的可能性

載波聚合允許使用大于最大信道帶寬的頻譜竭缝。這對(duì)mmWave特別有用房维，因?yàn)槠溆?00 MHz和1.2 GHz寬的通道可供使用。表6顯示了不同公司提出的各頻帶的最大信道帶寬抬纸。

多輸入多輸出（MIMO）是NR的關(guān)鍵組成部分咙俩。gNB每極化具有兩個(gè)TXRU，其連接到交叉極化Tx天線湿故。gNB在每個(gè)天線極化上選擇一個(gè)模擬波束用于下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸（即阿趁，MIMO傳輸）。UE設(shè)備應(yīng)該能夠檢測(cè)?在每個(gè)極化上的不同時(shí)間單元上掃描的多個(gè)Tx波束坛猪，然后選擇一個(gè)被確定為?每個(gè)上的“最佳”波束的Tx波束脖阵。

NR中的同步由同步信號(hào)（SS）塊，突發(fā)同步和突發(fā)同步集合定義墅茉。NR-PSS命黔，NR-SSS和/或NR-PBCH信號(hào)在SS塊內(nèi)發(fā)送。一個(gè)或多個(gè)SS塊組成SS突發(fā)同步就斤。一個(gè)或多個(gè)SS突發(fā)同步進(jìn)一步組成SS突發(fā)同步集合悍募。從UE的角度來看，SS突發(fā)同步集合傳輸是周期性的洋机。這個(gè)概念最好用肉眼描述坠宴。圖11顯示了SS突發(fā)同步的組成，圖12顯示了SS突發(fā)同步集合結(jié)構(gòu)绷旗。

最后喜鼓，為了完成版本15副砍，已經(jīng)確定了NR的信道編碼，并且它與數(shù)據(jù)和LTE的控制信道編碼不同庄岖。LTE使用turbo編碼用于數(shù)據(jù)信道豁翎，而NR使用LDPC編碼。對(duì)于下行鏈路控制信息（DCI）控制信道顿锰，LTE使用卷積編碼谨垃，NR使用polar極化編碼。這些編碼技術(shù)是針對(duì)eMBB用例定義的硼控。可能在將來的其他NR用例中可以使用不同的編碼技術(shù)胳赌。

NR的信道編碼技術(shù)應(yīng)該支持信靈活的息塊大小K和靈活碼字大小牢撼。碼字的速率適配需要做到的1比特粒度。NR的數(shù)據(jù)信道的信道編碼技術(shù)需要同時(shí)支持增量冗余（IR）和追蹤（C方式疑苫。對(duì)于使用重復(fù)/塊編碼的非常小的塊長(zhǎng)度熏版，可能優(yōu)選使用組合（CC）HARQ。

展望未來：R16的研究項(xiàng)目和趨勢(shì)

第16版的工作已經(jīng)開始捍掺，一些趨勢(shì)正在出現(xiàn)撼短。越來越多的垂直行業(yè)支持，如非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）挺勿，車輛應(yīng)用（V2X）曲横，公共安全和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。對(duì)于NTN不瓶，需要修改NR版本15以支持衛(wèi)星通信禾嫉，特別是在mmWave頻段。對(duì)于V2X蚊丐，提出了對(duì)旁路鏈接（PC5）以及接入網(wǎng)絡(luò)（Uu）接口的動(dòng)態(tài)支持的進(jìn)一步研究熙参。正在為V2X使用場(chǎng)景定義新的評(píng)估方法，包括車輛隊(duì)列麦备，高級(jí)駕駛以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)駕駛以及遠(yuǎn)程駕駛孽椰。其他趨勢(shì)和開放研究項(xiàng)目包括未經(jīng)許可的接入（NR-U），增強(qiáng)型MIMO研究（特別是> 6 GHz）凛篙，綜合接入和回傳（IAB）黍匾，和非正交多址（NOMA）技術(shù)昼激。隨著第16版的工作繼續(xù)進(jìn)行勺卢，其他應(yīng)用程序和研究項(xiàng)目肯定會(huì)出現(xiàn)∧醚ǎ考慮到使第16版成功所需的工作量削彬，2020年最終確定5G的目標(biāo)雄心勃勃全庸。但是秀仲，如果持第15版的速度，那么這可能是一個(gè)可實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)壶笼。