5G NR空口关键技术

中兴通讯学院n可扩展OFDMnNOMA(Non-OrthogonalMultipleAccess)n多天线技术nmmWave毫米波技术n5G网络技术特征345n支持多种OFDM波形参数，其中载波带宽部分BWP的μ和下行链路由DL_BWP_mu和DL_BWP_cp给定，上行链路由U5CyclicprefixSupportedfordataSupportedforsynch0Normal1Normal260Normal,Extended3Normal4240Normal频率范围设计677receive/UEtransmitFUL_low–FUL_hightransmit/UEreceiveFFDL_highTDD188receive/UEtransmitFUL_low–FULhightransmit/UEreceiveFDLhigh9NRBandcombinationforSULSUL_n78-n802n78,n80SUL_n78-n812n78,n81SUL_n78-n822n78,n82SUL_n78-n832n78,n83SUL_n78-n842n78,n84SUL_n78-n862n78,n86SUL_n79-n802n79,n80SUL_n79-n812n79,n81NOTE1:IfaUEisconfiguredwithbothNRULandNRSULcarriersinacell,theswitchingtimebetweenNRULcarrierandNRSULcarrieris0us.NOTE2:ForUEsupportingSULbandcombinationsimultaneousRx/Txcapabilityismandatory.OperatingBandn257Uplink(UL)operatingbandBSreceiveUEtransmitDownlink(DL)operatingbandBStransmitUEreceiveDuplexMode__26500MHz–29500MHz__26500MHz–29500MHzTDDn25824250MHz–27500MHz24250MHz–27500MHzTDDn26037000MHz–40000MHz37000MHz–40000MHzTDDn26127500MHz–28350MHz27500MHz–28350MHzTDD<<MHZRBRBTransmissionBandwidthRB>>AntivrpRpanGuardb:andranheacvmrnetrin上下行的各自的最大RB数和最小RB数定义，以及支持单载波最大的RF带宽如下：FR1:MaximumtransmissionbandwidthconfigurationNRBFR2:FR2:MaximumtransmissionbandwidthconfigurationNRBnNR频段支持的带宽53GPP:38.101FR1:MinimumguardbandandSCS(kHz)FRFR2:MinimumguardbandandSCS(kHz)n最小保护带宽计算公式：n每个10ms无线帧被分为两个半帧，10个子帧，一个子帧中的时隙个数由参数μ确定nTc=1/(48000*4096)是基本时间单元，Ts是沿用的LTE基本时间单元n每个时隙中的OFDM符号可配置成上行、下行或flexibleNormalCP,Numerology=0ExtendedCP,Numerology=22.5ms2.52.5ms双周期:D+D+D+S+U;D+D+S+U+U如果S配比：D:Gap:U=10:2:2则上行符号占比为：22ms单周期:D+D+S+U如果S配比：D:Gap:U=10:2:2则上行符号占比为：2.5ms单周期:D+D+D+S+U如果S配比：D:Gap:U=10:2:2则上行符号占比为：5msDSUDDDSUU,DDDSUUDDDDDDDSUU U30KHzSCS最大单载波带宽100M，可以满足单载波大带宽灵活调度需求，建议2.6G选择30KHzSCS202121•同一子帧内包含DL、UL和GP•同一子帧内包含对DL数据和相应的HARQ反馈•同一子帧内传输UL的调度信息和对应的数据信息22230DDDDDDDDDDDDDD1UUUUUUUUUUUUUU2FFFFFFFFFFFFFF3DDDDDDDDDDDDDF4DDDDDDDDDDDDFF5DDDDDDDDDDDFFF6DDDDDDDDDDFFFF7DDDDDDDDDFFFFF8FFFFFFFFFFFFFU9FFFFFFFFFFFFUUFUUUUUUUUUUUUUFFUUUUUUUUUUUUFFFUUUUUUUUUUUFFFFUUUUUUUUUUFFFFFUUUUUUUUUFFFFFFUUUUUUUU24DFFFFFFFFFFFFFDDFFFFFFFFFFFFDDDFFFFFFFFFFFDFFFFFFFFFFFFUDDFFFFFFFFFFFUDDDFFFFFFFFFFUDFFFFFFFFFFFUUDDFFFFFFFFFFUUDDDFFFFFFFFFUUDFFFFFFFFFFUUUDDFFFFFFFFFUUUDDDFFFFFFFFUUUDDDDDDDDDDDDFUDDDDDDDDDDDFFUDDDDDDDDDDFFFUDDDDDDDDDDDFUUDDDDDDDDDDFFUUDDDDDDDDDFFFUUDFUUUUUUUUUUUUDDFUUUUUUUUUUUDDDFUUUUUUUUUUDFFUUUUUUUUUUUDDFFUUUUUUUUUUDDDFFUUUUUUUUUDFFFUUUUUUUUUUDDFFFUUUUUUUUUDDDFFFUUUUUUUUDDDDDDDDDFFFFUDDDDDDFFFFFFUUDDDDDDFFUUUUUUDDDDDFUDDDDDFUDDFUUUUDDFUUUUDFUUUUUDFUUUUUDDDDFFUDDDDFFUDDFFUUUDDFFUUUDFFUUUUDFFUUUUDFFFFFUDFFFFFUDDFFFFUDDFFFFUFFFFFFFDDDDDDDDDFFFUUUDDDDDD25），时间上一个OFDM符号，频域上一个子载波。连续的12子载波。示nCommonresourceblocks，公共资源块，与参数μ相关26BandwidthBandwidthPart（BWP）是5GNR中一个重要的概念，BWP可理解为UE的工作带宽。1）BWP是对应特定载波和特定参数集的一组连续的PRBs。2）UE可以配置多个BWP，但只能同时激活一个。3）不同的BWP可以采用不同的参数集（SCS和CP）。4）PRB在BWP范围内定义。5）UE在激活的BWP范围内收发信息。27满足基本的通信需求即可；28BWF'320MHZ/60KHZBWF'140MHz15KHZBWF'210MHZ/15KHZ2nBWP的技术优势主要有四个方面：l1.UE无需支持全部带宽，只需要满足最低带宽要求即可的开发，促进产业发展；l2.当UE业务量不大时，UE可以切换到低带宽运行，可以明显的降低功耗；l3.5G技术前向兼容，当5G添加新的技术时，可以直上运行，保证了系统的前向兼容；nn在NRFDD系统中，一个UE最多可以配置4个DLBWP和4个ULBWP。在NRTDD系统中，一个UE最多配置4个BWPPair。BWPPair是指DLBWPID和ULBWPID相同，并且DLBWP和ULBWP的中心频点一样，但是带宽和子载波间隔可以不一致。29）； DMRS(上下行)共/控制/业务解调，支持数据解}n资源映射频率小于等于3G，时域最大支持4SSB；频率大于3G小于等于最大支持8SSB；频率大于6G，时域最大支持uu其次是受SSB时域配置pattern限制。下表是典型的Sub6G的支持情况::nSSBSSB25ms25ms25ms25ms25ms25ms25ms25ms2.5ms(2.5+2.5双)22rms2TS2TS2TS22rms2TS2TS2TSTSm—特殊子帧配置最大SSB个数2ms单10:2:252.5ms单10:2:272.5ms双10:2:27l配置二：BFCSI-RS(CSI-RSfuu通过CSI-RS资源区分多个波束称为CSI-RS波道解调参考信号、控制信道解调参考信号，用作信道估计从而可解调接收DMRS的作用在于利用其进行信道估计，之后解出发送信号。D）；,上行波束管理。TurboLDPC分组码LDPCTurboControlInformationCodingControlInformationCodingschemePolarcodeBlockcodePolarcodeTrCHCodingschemeUL-SCHLDPCDL-SCHBCHPolarcoden可扩展OFDMnNOMA(Non-OrthogonalMultipleAccess)nn多天线技术nmmWave毫米波技术n5G网络技术特征mMTCmMTC•降低5GNR空口信令开销•降低终端功耗•增加海量终端连接数eMBBeMBBInfrequentSmallInfrequentSmallData•提升频谱效率•降低功耗•灵活地适配支持非连续突发小包业务的eMBB多种应用场景URLLCURLLC•降低空口时延•提升可靠性•提高资源和能耗使用效率SmallpacketPowersavingPowersavingstateNOMAlighterconnectionNOMAUEgNBUEgNBDLSynch.NOMAtransmissionFailSmallpacketFailSmallpacketRACHProcedurePowerRACHProcedurePowersavingstateSuccessConnectedSuccessConnectedstate/ULGrant/TransmissiongNBUEgNBUEDLSynch.RandomAccessPreamble1RAR2L2/L3message3Message44ULGrantDataTransmissionl海量的低成本+低功耗通信终端设备，伴随不定时突发的上行小数据包发送；Cell-edge11003300不启用MUSA系统调度，每个用户数据占用1个RB4个用户占用4个RB，互不干扰-"系统调度，每个用户数据占用1个RB4个用户占用4个RB，互不干扰ComplexM-valuedcode[MUSA]Sparsecode[LDSMA/SCMAP]Nreallongcode[CDMA,RSMALength4PNrealcodeSparsecodeComplex3-valuecodeTotalnumber66561Correlation<=0.58620orrelation<=sqrt(2)/28660Correlation<0.886短复域码具有真正的免调度、低相关性、最大容量的g接收机实现非常简单、复杂度低，可以真正快速地实现多用户的盲检界最大的非正交多址接入签名接收机实现非常简单、复杂度低，可以真正快速地实现多用户的盲检界最大的非正交多址接入签名码资源池免调度OneShot发送n可扩展OFDMnNOMA(Non-OrthogonalMultipleAccess)nn多天线技术nmmWave毫米波技术n5G网络技术特征多天线是指基站和终端收发的天线数明显增加。多天线技术分为如下4类。多天线技术强散射环境之下用户信道强散射环境之下用户信道具有低相关性天线数增多的优点波束分辨率变高，信道向量具有精细的方向性天线数增多的优点阵列增益明显增加，干扰抑制能力提高视距环境之下用户信道空阵列增益明显增加，干扰抑制能力提高103613623639364361362363364636536636量，并用其计算波束赋形向量。基站通过对SRS的测量获得CSI并计算每个流;大规模天线整列相比传统LTE有更高、更大规模天线整列相比传统LTE有更高、更KM>K>1KM>K>1对其它用户或小区产生的干扰传统MIMO只支持单纯水平面或传统传统MIMO3D3DMIMO行广度和深度的室内覆盖三维立体信号可以灵活跟踪终端，消除其对其它用户或小区产生的n可扩展OFDMnNOMA(Non-OrthogonalMultipleAccess)nn多天线技术nmmWave毫米波技术n5G网络技术特征香农定理容量信噪比带宽容量信噪比100AreaTraffic3x100AreaTraffic3x10050010620IMT-202010.11x350IMT-Advanced1105103D)+20log10(fc)低频低频高频段的穿透损耗远远大于低频段。比如对于一个thickwall，28GHz的穿透损耗要比2GHz大20dB左右高频段信号雨衰大于低频段信号，雨量越大差距越明显；n素中，雨衰是影响最大的：偶发性的；其他衰减因素，大；123站点之间的间距：站点1到2:321米；站点2到3：268米；站点3到1：506米；高频波束管理多天线技术研究高频波束管理l研究大规模天线阵列在高频通信中的应用l研究波束捕获、波束切换等一系列以波束管理为l研究大规模天线阵列在高频通信中的应用mmWavel研究如何适配大带宽、高频段下的无线帧结构ll研究如何适配大带宽、高频段下的无线帧结构高频帧结构技术研究高频组网技术研究高频帧结构技术研究ƟƟ XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX终端开机时获取波束信息或失步后重新捕获波束可用周期性RS、CSI-RS、DM-RS进行下行训练基于SRS进行上行波束训练基站发现通信链路变化，通过鲁棒的下行控制信道触发波束切换终端发现通信链路变化，通过上行SR信道/PRACH信道进行波束切换系统信息通过所有波束轮发广播UE级信息通过UE锁定波束发送通过UE锁定波束发送n波束管理3大类过程：UL数据UL数据DL控制DL数据频率时间高频频率时间低频基于不同的参数集，在一个统一的框架下灵活生成高基于不同的参数集，在一个统一的框架下灵活生成高频以及低频的帧结构；支持自包含的帧结构；系统需要根据不同终端的HARQ能力来灵活地进行调度79 基于高频的传播特性，单独的高频很难独立组网。在实际网络中，可以通过将基于高频的传播特性，单独的高频很难独立组网。在实际网络中，可以通过将5G高频锚在4G低频或者5G低频上，实现一个高低频的混合组网。在这种架构下，低频承载控制面信息和部分用户面数据，高频在热点地区提供超高速率用户面8081mmWavmmWaveSub6GHzmmWav81mmWavmmWaveSub6GHzmmWavemmWavemmWaveemmWavemmWavSub6GHzemmWaveSub6GHzmmWave做热点覆盖的解决方案，而且可以跟4G或者5G低频结合起来，为用户UpUp82。在MWC2017上，Verizon宣布pilotcustomer提供pre-初步的仿真计算表明，在近似LOS场景下，初步的仿真计算表明，在近似LOS场景下，83n可扩展OFDMnNOMA(Non-OrthogonalMultipleAccess)n多天线技术nmmWave毫米波技术n5G网络技术特征用户需求网络需求网络技术特征能力开放：网络能力开放可编程，适应多场景需要SON能力开放：网络能力开放可编程，适应多场景需要SON：网络自适应，自调整，解决“多”“密”“可靠”爽：高移动性8586VNFManager(EMS1EMS1EMS2EMS3VNF1VNF2VNF3VeVNF1VNF2VNF3Ve-VnfmVn-NfVn-NfVn-NfVn-NfVn-NfVn-NfNFVINFVIVi-HaVirtualVirtualVirtualVirtualExecutionReferenceExecutionReference可弹性伸缩；的业务需求和NFVI资源的快速映射，©ZTECorporation.Allrightsre企业应用O企业应用O自动管理自动管理大数据分析网络应用大数据分析网络应用无线接入无线接入有线接入4%45%4%69%69%62%59%86%88ScaleupScaledown虚机数量不变，增加虚机资源虚机数量不变，减少虚机资源虚机资源不变，增加虚机数量虚机资源不变，增加虚机数量虚机资源不变，增加虚机数量%VM1(CPU*1)VM2(CPU*1)VM1(CPU*1)VM2(CPU*1)%VM1(CPU*1)VM2(CPU*1)VM1(CPU89）：9090（物理主机健康）业务自愈自愈流程自愈流程1.物理主机健康，仅仅是把物理主机重启了一下2.物理主机健康，虚拟机异常下电了1.1.OMP/自愈控制模块监测到VM业务异常2.OMP/自愈控制模除故障虚机3.OMP在执行完删除流程后，接着执行增加虚机流程）：（物理主机宕机）1.1.物理主机的电源状态下电态2.物理主机上面有运行的虚拟机3.共享存储的虚拟机91把该计算节点上面的运行态的虚拟机在其他健康的节点上面启动起来虚机停机的状态下迁移，损失内存数据，业务中断长虚机停机的状态下迁移，损失内存数据，业务中断长停源虚机虚拟机数据搬迁启动目标端停源虚机虚拟机数据搬迁启动目标端虚机预判目标主机资源虚机运行过程中进行迁移，业务中断短GWGWBasicAPPBasicAPPBasicAPPBasicAPP