5G NR全概述與對比

简介

5G NR（5G New Radio）是第五代移动通信网络中的无线接入技术（RAT），由3GPP开发。它是5G网络空中接口的全球通用标准，定义了技术细节，包括频率范围、组网方式、无线接入技术等。5G NR支持更高的数据传输速率、更低的延迟和更大的连接密度，适用于多种应用场景，如增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类型通信（mMTC）.
 

5G NR的特点

5G NR的特点包括：

• 频率范围：5G NR分为两个频率范围，FR1（低于6GHz）和FR2（毫米波范围，20-60GHz）.
• 组网方式：5G NR支持非独立组网（NSA）和独立组网（SA）模式。NSA模式使用现有的4G基础设施进行5G网络部署，而SA模式则是新建5G网络，包括新基站、回程链路以及核心网.
• 关键技术：5G NR采用了多项关键技术，如超密集异构网络、自组织网络、内容分发网络、D2D通信、M2M通信、信息中心网络等.
• 应用领域：5G NR的应用领域广泛，包括车联网与自动驾驶、外科手术、智能电网等.

5G NR的发展

5G NR的发展历程包括：

• 2016年10月，高通推出了首个6GHz以下的5G NR原型系统和试验平台，推动5G向商业化迈进.
• 2018年6月，华为、三星等企业发布新闻公报称，3GPP全体会议已批准5G NR的独立组网标准.
• 2018年8月，高通公司推出了全球首款面向智能手机和其他移动终端的全集成5G NR毫米波及6GHz以下射频模组.
• 结论
• 5G NR作为5G通信技术的关键部分，代表着移动通信技术的未来发展方向。它不仅提供了更高的数据传输速率和更低的延迟，还支持多样化的应用场景，为实现智能社会和物联网时代的到来奠定了坚实的基础.

5G NR在高频段和低频段的技术特性

1、低频段（FR1）

• 覆盖范围：低频段的传播特性适合城市、郊区和乡村环境的广域覆盖部署场景。
• 频段范围：通常指2GHz以下现有的LTE频段，适用于覆盖，即提供广域和深度的覆盖，包括室内覆盖。
• 数据速率：峰值数据范围为100Mbps。
• 应用场景：适合于需要广域覆盖的场景，如城市、郊区和乡村环境。

2、高频段（FR2）

• 覆盖范围：高频段的传播特性使其难以应用于广域覆盖，因此高频频带更多用于在密集部署场景中增加容量。
• 频段范围：通常指24GHz以上的毫米波频段，最适合于具有超高容量的本地热点覆盖，并且可以提供非常高的数据速率。
• 数据速率：峰值数据范围可达10Gbps。
• 应用场景：适合于需要极高数据速率和容量的局部热点覆盖，如体育场馆、大型活动现场等。

3、技术特性对比

• 传播特性：低频段的传播损耗较小，覆盖范围广，适合长距离传输；高频段的传播损耗较大，覆盖范围较小，适合近距离高容量传输。
• 频段范围：低频段的频段范围较窄，高频段的频段范围较宽。
• 数据速率：高频段的数据速率远高于低频段。
• 应用场景：低频段适用于广域覆盖和室内覆盖，高频段适用于高速数据传输和热点覆盖。

以上信息综合了多个来源的数据，以确保提供准确全面的信息。

5G NR支持的三种主要服务类型及其区别

5G NR（New Radio）是5G网络的无线接入技术，它支持三种主要的服务类型，这些服务类型旨在满足不同的应用场景和性能要求。

1、eMBB（增强型移动宽带）

eMBB服务类型主要面向高清视频、虚拟现实、增强现实等需要高速数据传输的应用。它提供极高的峰值数据速率，理论上可以达到10Gbps以上，同时保持较低的延迟。eMBB服务类型强调的是高数据速率和高容量，适合于密集的城市环境和大型活动场所。

2、uRLLC（超可靠低时延）

uRLLC服务类型主要面向自动驾驶汽车、工业自动化、远程医疗等对实时性要求极高的应用。它要求网络能够提供极高的可靠性和极低的延迟，通常要求端到端延迟低于1毫秒，可靠性达到99.999%。uRLLC服务类型强调的是高可靠性和低延迟，适合于关键任务的实时控制和管理。

3、mMTC（海量物联网）

mMTC服务类型主要面向物联网（IoT）应用，如智能家居、智慧城市、农业监测等。它支持大量设备的连接，每平方公里可以连接数百万个设备。mMTC服务类型强调的是大规模设备连接和低功耗，适合于大量传感器和设备的长期、稳定运行。

这三种服务类型在5G NR中有着各自独特的应用场景和性能要求，它们共同构成了5G网络的多样化服务能力，以满足未来社会的多元化需求。

5G NR与4G技术的性能提升

5G NR（New Radio）是第五代移动通信技术的无线接入部分，相比于4G技术，5G NR在多个方面实现了显著的性能提升：

1. 数据传输速率：5G NR的峰值下载速度可以达到20Gbps，远超4G LTE的峰值速度1Gbps。上行峰值速率也有所提升，达到200Mbps，相比4GLTE的100Mbps有显著提升。
2. 延迟性能：5G NR采用了新的信令协议，使数据包传输更加高效，降低了网络延迟。相比于4GLTE，5G NR在网络延迟方面表现更好，时延抖动更小。
3. 频谱资源利用率：5G NR采用了更为灵活的频段规划策略，可以有效利用现有频谱资源，同时还能为未来新频段的引入预留空间。
4. 多址技术：5G NR采用多址接入（MAI）技术，支持大规模连接。例如，Massive MIMO（多输入多输出）技术，可以在同一小区内支持大量用户设备的同时进行高速通信。
5. 覆盖范围和信号传播能力：5G NR的覆盖范围较小，需要在更密集的基础设施下建立更多的5G信号塔。这增加了部署和维护网络的成本和难度。同时，5G信号的传播能力较弱，因为它的高频波长使得信号难以穿透建筑物和植被。
6. 成本：5G技术的成本也较高。虽然5G设备的初始成本较高，但随着技术的不断成熟和规模化生产，成本有望逐渐降低。同时，运营商需要更多的资金来部署和维护5G基础设施，这可能导致服务价格的上涨。

5G New Radio (NR)与LTE的主要改进

5G New Radio (NR)是5G无线通信标准的核心部分，它与LTE相比，在多个方面进行了显著的改进和升级。以下是一些主要的改进点：

• 频谱多样性：5G NR支持更广泛的频谱范围，包括低频、中频和高频（毫米波），这使得它能够适应不同的应用场景和需求。
• 更高的数据传输速率：5G NR的数据传输速率远高于LTE，最高可达10Gbit/s，这意味着它能够提供更快速的数据传输，满足高清视频流、大型文件下载等需求。
• 低延迟：5G NR的网络延迟大大降低，低于1毫秒，这对于实时应用如自动驾驶、远程医疗等至关重要。
• 灵活的帧结构：5G NR不再区分FDD和TDD，而是采用时隙中OFDM符号配置为上行和下行来实现FDD的效果，同时TDD频谱的上下行配置周期可以灵活配置。
• 灵活的参数集：5G NR支持多种子载波间隔，这为不同的应用场景提供了更大的灵活性。
• 空口低时延的增强：5G NR通过符号级调度机制和自包含时隙等技术降低了空口时延，提高了网络的响应速度。
• 波束成形技术：5G NR引入了波束成形技术，这有助于改善信号质量，特别是在高频段（毫米波）的传播中。
• 极简设计：5G NR采用了极简设计，以提高网络能效，减少干扰，并为未来未知的用例和技术做好准备。

这些改进使得5G NR能够更好地支持未来的移动通信需求，包括物联网、增强现实、虚拟现实等新兴技术，同时也为运营商提供了更高的网络性能和更广泛的服务能力。

5G NR的调制方式

5G NR（New Radio）采用了多种调制方式，主要包括：

• QPSK (Quad-Phase Shift Keyed)：正交相移键控，每个符号携带2比特信息。
• 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation)：正交振幅调制，每个符号携带4比特信息。
• 64QAM：正交振幅调制，每个符号携带6比特信息。
• 256QAM：正交振幅调制，每个符号携带8比特信息。
• π/2-BPSK (Binary Phase Shift Keying)：二进制相移键控，降低峰均功率比，提高小区边缘的覆盖和低数据率信号的功放效率。
• 1024QAM：正交振幅调制，进一步提升频谱效率，但抗干扰性能变差。

5G NR的多址技术

5G NR使用的多址技术主要包括：

• OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)：正交频分复用技术，通过频分复用实现高速串行数据的并行传输，具有良好的抗多径衰落能力，支持多用户接入。
• FBMC (Filter Bank Multi-Carrier)：滤波器组多载波技术，提供高水平的频谱效率，同时提供低带外发射，有效减轻符号间干扰，适用于具有挑战性信道条件的场景。
• 非正交多址技术：包括NOMA、MUSA、PDMA、SCMA等，进一步提升系统容量，支持上行非调度传输，减少空口时延，适应低时延要求。

这些技术共同工作，使得5G NR能够在不同的应用场景下提供高效、稳定的通信服务。

5G NR支持的频段范围

5G NR（New Radio）是5G通信技术的无线接口标准，它支持的频段范围非常广泛，主要分为两大频率范围：

• Frequency Range 1 (FR1)：这是6GHz以下的频段，也称为sub-6GHz频段。FR1的频率范围是450MHz至6.0GHz，最大信道带宽可达100MHz。
• Frequency Range 2 (FR2)：这是毫米波频段，频率范围是24.25GHz至52.6GHz，最大信道带宽可达400MHz。

5G NR还支持多种频段组合，包括FDD（频分双工）、TDD（时分双工）、SUL（Supplementary Uplink，辅助上行）和SDL（Supplementary Downlink，辅助下行）。此外，5G NR频段号以"n"开头，与LTE的频段号命名方式不同。
全球范围内，一些特定的频段被认为是最有可能优先部署的5G频段，例如n77、n78、n79、n257、n258和n260，它们分别对应3.3GHz-4.2GHz、4.4GHz-5.0GHz和毫米波频段26GHz/28GHz/39GHz。
随着技术的不断发展，5G NR的频段范围可能会进一步扩大，以满足不同地区和应用场景的需求。

总结

5G NR在数据传输速率、延迟性能、频谱资源利用率、多址技术等方面相对于4G技术有着显著的提升，但也面临着覆盖范围和信号传播能力、成本等挑战。随着技术的不断发展和完善，这些问题有望得到解决，5G NR将在未来的无线通信领域发挥更大的作用。