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5G中的复用访问技术

无线信号在传输中的多径传播会导致时间延迟,信号失真等。下面就让我们讨论从1G到5G系统中用于解决此类问题的多址技术。

相干带宽和衰落信道

基站(UMTS-NB / eNB / gNB)在多个方向上向用户设备(UE)发送信号,因此接收到的信号可以被延迟或衰减。在频域中,如果信号带宽小于相干带宽,则信号将被保留而不会产生任何失真。但是,如果信号带宽大于相干带宽,则会出现衰减,这称为频率选择性衰落信道。

频分复用接入(FDMA)

在第一代移动通信系统(1G)中已经使用FDMA。从根本上讲,我们将带宽分成小块,以便在更高的持续时间内传输符号,例如20MHz(LTE中的最大信道带宽)划分为1200个子载波,每个子载波的带宽为15kHz,这就是所谓的 多载波传输技术。15KHZ*1200子载波,总共是18MHz,另外2 MHz用于保护频带。例如,我们在66.7ms内传输一个符号,而不是0.05us,即1/(15 kHz)而不是1/(20 MHz)。与符号持续时间分别为0.05us和66.7ms相比,1us延迟因此避免了时域中的符号/信号重叠。如下图左下角的说明。

在上文中,我们提到的信号失真是在频率选择性衰落信道下发生的。实际上,我们将在宽带处理系统中部署信道均衡/均衡器以减少失真。在下文中,我们将介绍OFDMA作为一种解决所有上述问题的技术,这些问题是由多径传播、延迟扩展、频率选择性衰落信道和信道间干扰(ICI)引起的。

正交频分复用访问(OFDMA)


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5G NR参考信号(DMRS,PTRS,SRS和CSI-RS)

为了提高协议效率并保证传输包含在一个时隙或波束内而不必依赖其他时隙和波束,为此5G NR引入了以下四个主要参考信号。

  • 解调参考信号(DMRS) 
  • 相位跟踪参考信号(PTRS)
  • 探测参考信号(SRS)
  • 信道状态信息参考信号(CSI-RS)

下图描述了与不同物理信道关联的参考信号映射关系。

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与LTE相比,NR的新增功能 :

  • 在NR中,没有小区特定参考信号(C-RS)
  • 引入了新的参考信号PTRS用于时间/频率跟踪
  • 为下行链路和上行链路信道引入了DMRS
  • 在NR中,仅在必要时(如LTE中不断交换参考信号来管理链路),才发送参考信号。

解调参考信号(DMRS) 

DMRS是特定于特定UE的,用于估计无线信道。系统可以对DMRS进行波束赋形,将其保留在计划的资源内,并且仅在必要时在DL或UL中传输它。另外,可以分配多个正交DMRS以支持MIMO传输。该网络会尽早为用户提供DMRS信息,以满足低延迟应用程序所需的初始解码要求,但它也偶尔为信道变化不大的低速场景提供此信息。在跟踪信道快速变化的高移动性场景中,它可能会增加DMRS信号(称为“附加DMRS”)的传输速率。

  • DMRS是指解调参考信号
  • 接收机将其用于无线信道估计以解调相关的物理信道
  • DMRS设计和映射特定于每个下行链路和上行链路NR信道,通过NR-PBCH,NR-PDCCH,NR-PDSCH,NR-PUSCH,NR-PUSCH
  • DMRS特定于特定UE,并按需传输
  • DMRS可以对DMRS进行波束形成,并保留在计划的资源中,并且仅在必要时在DL或UL中传输它
  • 可以分配多个正交DMRS以支持MIMO传输。

相位跟踪参考信号(PTRS)


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5G NR中的CBG(Code Block Group)是什么?

在LTE中,一个较大的传输块TB可以拆分为一串较小的CB。并且整个传输块TB以10%的BLER目标进行传输,如果BLER目标不满足且CRC失败,则必须重新传输整个TB。但是,有时候由于大TB,HARQ的性能可能会受到影响。

在5G NR中,也有TB(Transport Block传输块)和CB(Code Block码块)的概念。为了达到更高的传输效率并改善延迟,5G NR引入了一种称为基于代码块组(CBG)的传输的概念,该概念基本上将大传输块TB划分为较小的代码块CB,较小的代码块进一步分组为“代码块组(CBG)”。

也就是说,CBG(Code Block Group)这个概念只在5G NR中出现,在LTE中是没有的。下面我们就来看看5G NR中的CBG是什么。

在5G NR中,1 个CBG通常由几个CB组合成。UE将对这些码块组(CBG)进行解码,并将针对每个单独的组发送HARQ反馈(ACK/NACK)。CBG以DCI表示(Format 0_1, Format 1_1),CBG的大小则是由RRC消息指定的。

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TB的典型结构如上图所示。1 个TB通常由多个CBG组成,而 1 个CBG又由多个CB组成。但我们也有可能会看到一些其他类型,如下文所述。


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运营商会在什么时候关闭2G和3G网络?

我们先来看看一些数据。2020年共关闭了49个蜂窝网络,涉及10个3G网络。到2021底年将累计关闭75个网络,其中65%为2G网络。到2025年,GSMA预计全球将有超过106个网络关闭,其中60%是2G网络。2021 年,亚太地区关闭的大部分将是2G网络,而欧洲将关闭12个网络,其中大部分是3G。
 
 
从上图可以看出欧洲更多[……]

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怎样提升高速移动环境中4G和5G的信号质量?

一般来说,无线基站的信号覆盖范围只有几公里,而5G基站的覆盖范围会更小。当我们乘坐高铁旅行的时候,基站就会不断的切换。也就是说,我们在这种高速移动的环境中,手机信号会从一个基站小区信道切换到另一个基站小区信道,也就可能会导致信号质量变差甚至掉线。下面我们来看看有没有一种技术方案可以解决这些问题。

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众所周知,如上所述的高移动环境(例如高铁)的通信会遭受严重的多普勒扩展,导致当前 4G/[……]

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