通信协议基础知识

文章目录

    • 为什么WiFi协议中子载波间隔是20MHz,5G协议中子载波间隔是15 kHz呢
    • wifi协议是什么,5G协议又是什么
    • 5G协议最新的叫什么
    • 最新的wifi协议叫什么
    • MIMO和多波束有什么区别
    • 最大子载波间隔是240kHz
    • 802.11协议后面的字母是什么意思
    • 802.11ah是什么呢
    • 3gpp协议是怎么命名的
    • 混合接入方式
    • OFDM基本参数的选择
      • 归一化因子计算方法
      • NR物理层技术
        • 调制
        • 波形
        • 多天线技术
        • 信道编码
        • 物理时频资源
        • 物理信道
        • 物理信号
          • 下行物理信号:
          • 上行物理信号:
        • 双工机制
        • 帧结构
        • 物理层的挑战
        • 硬件的挑战
    • 使用MIMO的好处
  • 3GPP下的5G与卫星融合
    • OFDM子载波间隔在5G哪个协议中规定了?

为什么WiFi协议中子载波间隔是20MHz,5G协议中子载波间隔是15 kHz呢

WiFi协议中子载波间隔为20MHz的主要原因是为了提供高速数据传输和多用户接入的能力。在2.4GHz和5GHz频段中使用的Wi-Fi标准通过使用OFDM(正交频分复用)技术将无线信号分成许多不同的子载波,每个子载波的带宽为312.5 kHz,每20个子载波构成一个子载波组,即所谓的20MHz带宽。这种设计能够提供高达1 Gbps的数据传输速率,同时支持多用户接入,可以满足大量用户在相对较小的范围内进行高速数据传输的需求。

而5G协议中子载波间隔为15kHz的主要原因是为了提供更高的频谱效率和更好的频率选择性衰落抵抗能力。在5G NR标准中,使用的是更高级别的调制方式和更高的子载波密度,子载波之间的间隔也变得更小。采用15 kHz的子载波间隔能够提供更高的频谱效率,支持更多的用户和设备同时接入,并且具有更好的抵抗频率选择性衰落的能力。此外,在高速移动场景下,15 kHz的子载波间隔也能够提供更好的性能,因为它可以更好地适应快速变化的信道条件。

wifi协议是什么,5G协议又是什么

WiFi协议和5G协议都是用于无线通信的协议,但是它们分别适用于不同的场景和应用。

WiFi是一种用于无线局域网(WLAN)的协议,它定义了一组无线通信标准,使得设备可以在无线网络中进行数据传输。WiFi协议最初是由IEEE标准制定委员会(IEEE Standards Association)所制定的802.11标准系列中的一部分。现在,WiFi协议已经成为了无线网络的事实标准,并广泛用于家庭、商业和公共场所的无线网络连接。WiFi协议工作在2.4 GHz和5 GHz频段,使用的技术包括OFDM(正交频分复用)、MIMO(多输入多输出)和其他无线技术,以提供高速数据传输和多用户接入的能力。

5G是第五代移动通信技术的简称,是一种新的无线通信技术,旨在提供更快、更稳定、更广泛的无线网络连接。5G技术的关键特点包括更高的数据传输速率、更低的延迟、更大的网络容量和更广泛的连接性,这些特点使得5G协议在许多应用场景中得到广泛应用,包括移动通信、工业互联网、智能城市、车联网等。5G协议采用的技术包括更高级别的调制方式、更高的子载波密度、更多的天线和更复杂的信道编码等,以提高数据传输速率和网络容量,同时也支持更多的用户和设备同时接入。

5G协议最新的叫什么

目前,最新的5G协议标准是3GPP发布的第三个版本,即5G NR(New Radio) Release 16和Release 17。

5G NR Release 16是在2020年7月发布的,它为5G网络带来了许多新的功能和改进,包括支持更多的频段和带宽、更高的数据传输速率、更低的延迟、更好的能效、更多的网络连接、更好的安全性和隐私保护等。

5G NR Release 17则是在2021年6月发布的,它继续增强和完善了5G网络的功能,包括支持更多的服务场景、更好的网络覆盖和鲁棒性、更高的频谱效率和网络容量等。

除了3GPP发布的5G协议标准之外,一些厂商也会发布自己的5G标准或者扩展标准,例如华为的5G标准SA/NSA和Ericsson的5G标准5GPPP等。但是这些标准都是建立在3GPP发布的标准之上,而不是完全独立的。

最新的wifi协议叫什么

最新的WiFi协议标准是IEEE 802.11ax,也被称为Wi-Fi 6。这个标准于2019年正式发布,是WiFi 5(IEEE 802.11ac)的升级版本。Wi-Fi 6引入了一些新的技术和功能,包括OFDMA(正交频分多址)、MU-MIMO(多用户多输入多输出)、空时块编码、1024-QAM调制、更低的延迟等,以提高WiFi网络的速度、容量和效率,并支持更多的用户和设备同时接入。Wi-Fi 6的最大理论速度为9.6 Gbps,是WiFi 5的3倍以上,同时还可以在拥挤的WiFi环境中提供更稳定的连接。Wi-Fi 6已经在许多新的无线路由器和设备中得到支持,并且逐渐成为了WiFi网络的主流标准。

MIMO和多波束有什么区别

MIMO(Multiple Input Multiple Output)和多波束技术都是用于无线通信中的信道技术,但它们的原理和应用场景有所不同。

MIMO技术是利用多个天线进行数据传输和接收,通过多径信道的信号传输和反射,可以实现多个信道的数据传输,从而提高信道容量和传输速率。具体来说,MIMO技术可以通过在发射端和接收端同时使用多个天线,将数据信号分为多个子信号,分别在不同的天线上进行传输,最后在接收端进行重新组合。这样可以利用空间多样性来提高信道容量和可靠性,从而支持更多的用户和设备同时接入。

多波束技术是利用多个天线和信道反射的特性,将同一条数据流划分成多个数据流,分别在不同的波束方向上进行传输,以增强信号的传输距离和覆盖范围。具体来说,多波束技术可以通过在发射端使用多个天线和不同的波束方向,将数据信号分成多个波束,然后在接收端利用多个天线接收这些波束,最后进行重新组合。这样可以利用波束多样性来增强信号的传输距离和覆盖范围,从而支持更广泛的无线通信。

总的来说,MIMO技术主要关注信道容量和传输速率的提升,适用于室内和密集城市等场景,而多波束技术主要关注信号的传输距离和覆盖范围的增强,适用于室外和广域无线通信等场景。同时,MIMO技术和多波束技术也可以结合使用,以进一步提高无线通信的性能和效率。

最大子载波间隔是240kHz

如果子载波间隔太大,OFDM符号中的CP持续时间就短。设计CP的目的是为了消除时延扩展,从而克服多径干扰的影响。CP的持续时间必须大于信道的时延扩展,否则就起不到克服多径干扰的作用。对sub 6GHz和毫米波频段的实际测量发现,不同频段的时延扩展差不多,说明频率高低对时延扩展的影响不大。与NLOS相比LOS场景下的时延扩展小得多。时延扩展的最大均方根值RMS是0.2us,这决定了最大子载波间隔是240kHz,因为根据上述描述,子载波间隔是240kHz时,CP时长是0.29us,刚好大于0.2us。

最优衰落信道容量的注水算法

802.11协议后面的字母是什么意思

在802.11协议中,字母后面的标识通常表示不同的修改或增强版本。以下是一些常见的802.11协议及其后缀的含义:

  • 802.11a: 这是第一个无线局域网(WLAN)标准,它在5 GHz频段运行,提供高速数据传输率。
  • 802.11b: 这是第一个获得广泛应用的WLAN标准,它在2.4 GHz频段运行,提供较低的数据传输率。
  • 802.11g: 这是在2.4 GHz频段运行的WLAN标准,它在802.11b的基础上增加了一些增强功能,提供更高的数据传输率。
  • 802.11n: 这是一种在2.4 GHz和5 GHz频段运行的WLAN标准,它引入了多输入多输出(MIMO)技术,提供更高的数据传输率和更好的覆盖范围。
  • 802.11ac: 这是在5 GHz频段运行的WLAN标准,它引入了更多的MIMO流和更大的信道宽度,提供更高的数据传输速率。
  • 802.11ax (也称为Wi-Fi 6): 这是一种新一代的WLAN标准,它在2.4 GHz和5 GHz频段运行,引入了更多的MIMO流和其他技术改进,提供更高的数据传输速率和更好的网络容量。

这些后缀字母表示了不同的无线标准和版本,每个版本都具有不同的特性和性能。

802.11ah是什么呢

802.11ah是一种无线局域网(WLAN)协议,也被称为Wi-Fi HaLow。它是在低功耗广域网(LPWAN)应用中的一种无线通信技术,专为物联网(IoT)设备设计。

802.11ah运行在900 MHz无线频段,相比于其他常见的Wi-Fi标准(如2.4 GHz和5 GHz频段),900 MHz频段的信号可以在更长的距离内传输,并且可以穿透墙壁和障碍物。

该协议专注于低功耗、低数据传输速率和较大的覆盖范围。它被设计用于连接大量低功耗设备,例如传感器、监控摄像头、智能家居设备和其他物联网设备。802.11ah提供了较长的电池寿命和更广泛的信号覆盖,使其适用于需要长期运行和分布广泛的应用场景。

总结起来,802.11ah(Wi-Fi HaLow)是一种适用于物联网设备的低功耗、长距离传输和广覆盖的无线局域网协议。

3gpp协议是怎么命名的

3GPP(第三代合作伙伴计划)协议的命名通常遵循一定的规则和结构。以下是3GPP协议命名的一般格式:

  1. TS(Technical Specification):指技术规范。例如,TS 36.211 是指第36卷的第211号技术规范。
  2. TR(Technical Report):指技术报告。与技术规范不同,技术报告提供更多的背景信息、指南或建议。
  3. CR(Corrigendum):指勘误。CR文档通常用于纠正或更新之前发布的技术规范或技术报告中的错误或缺陷。
  4. WI(Work Item):指工作项。WI标识了3GPP正在进行的特定工作任务或项目。
  5. RP(Reference Point):指参考点。RP标识了3GPP中不同实体或系统之间的接口或交互点。
  6. 3GPP协议的数字部分:数字部分表示协议的特定卷、章节或规范号码。

举个例子,TS 36.213 是第36卷的第213号技术规范,定义了LTE(Long-Term Evolution)无线接口的信道编码和调制方案。

请注意,以上仅为一般约定,并且具体的协议命名可能会有一些变化。对于更详细和准确的3GPP协议命名信息,建议参考3GPP官方文档和规范。

混合接入方式

用于5G NR物理层的多址方案是:具有循环前缀(CP)的正交频分复用(OFDM),对于上行链路,还支持具有CP的离散傅立叶变换扩展OFDM(DFT-s-OFDM)。

5G NR与LTE系统都基于OFDM传输。两者主要有两点不同:

  1. LTE只支持一种子载波间隔15KHz,而NR目前支持5种子载波间隔配置;

  2. LTE上行采用基于DFT预编码的CP-Based OFDM,而NR上行可以采用基于DFT预编码的CP-BasedOFDM,也可以采用不带DFT的CP-Based OFDM。

NR支持的载波间隔、CP类型、对数据信道的支持如下表所示。NR一共支持5种子载波间隔配置:15KHz、30KHz、60KHz、120KHz和240KHz。

**一共有两种CP类型,Normal和Extended(扩展型)。**扩展型CP只能用在子载波间隔为60KHz的配置下。其中,子载波间隔为15KHz、30KHz、60KHz和120KHz可用于数据传输信道;而15KHz、30KHz、120KHz和240KHz子载波间隔可以用于同步信道。

在双工模式上,为了支持成对和不成对频谱中的传输,启用了频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。物理层以基于资源块的带宽可变方式定义,允许NR物理层适应各种频谱分配,资源块跨越具有给定子载波间隔的12个子载波。NR中连续的12个子载波称为物理资源块(PRB),在一个载波中最大支持275个PRB,即275*12=3300个子载波。

无线帧的时长为10ms,由10个子帧组成,子帧时长为1ms。子帧由一个或多个相邻的时隙形成,每个时隙具有14个相邻的符号。

5G-NR物理层从较高层捕获相关的那些数据特征。更具体地说,物理层模型获取:

  • 高层数据的结构向下传递到物理层或从物理层向上传递;
  • 高层可以配置物理层的方法;
  • 由物理层提供给更高层的不同指示(错误指示,信道质量指示等)。

物理层还进行了信道调制、信道编码、测量等。

OFDM基本参数的选择

5.1 各种OFDM参数的选择就是需要在多项要求冲突中进行折衷考虑。通常来说,首先要确认3个参数:带宽、比特率、及保护间隔。

5.1.1 按照惯例,保护间隔的时间长度应该为应用移动环境信道的时延扩展均方根值的2~4倍。

5.1.2 确定保护间隔之后,则OFDM符号周期长度就确定了。为了最大限度的减少由于插入保护比特所带来的信噪比的损失,OFDM符号周期长度远远大于保护间隔长度。但是符号周期又不能任意大,否则就需要更多的子载波,带宽不变,子载波间隔就变小,系统的实现复杂度就提高了,而且还加大了系统的峰值平均功率比,同时系统对频率偏差更加敏感。因此,**一般选择符号周期长度是保护间隔的5倍,**这样,由于插入保护比特所造成的信噪比损耗只有1dB左右。

5.1.3 确定保护间隔和符号周期长度之后,子载波的数量可由-3dB带宽除以子载波间隔(即去掉保护间隔之后的符号周期的倒数)得到。或者可由所要求比特速率除以每个子信道的比特速率来确定子载波的数量。每个信道中所传输的比特速率可由调制类型、编码速率、和符号速率来确定。

5.2 有用符号持续时间T

T对子载波之间间隔、译码的等待周期都有影响,为了保持数据的吞吐量,子载波数目和FFT的长度要有相对较大的数量,这就导致符号持续时间变长。总之,符号周期长度的选择以保证信道的稳定为前提。

5.3 子载波数

N=1/T

其数值与FFT处理过的复数点数相对应,需适应数据速率和保护间隔的要求。

5.4 调制模式

OFDM系统的调制模式基于功率和频谱利用率来选择,可采用qam、psk。

为了使所有的点有相同的平均功率,二进制序列映射后的复数要归一化。(BPSK\QPSK\16QAM\64QAM分别对应乘以1、1/根号2、1/根号10、1/根号42),解调的时候再变回去。

归一化因子计算方法

所有星座点能量求平均后开方得到的就是波形幅度的平均值,其倒数就是归一化因子。

拿16QAM举例:能量为2有4个星座点,为10有8个点(+/-1,+/-3i),为18有4个点,共有能量72+80+8=160,然后这16个点的等概率分布是16分之1,所以160除以16等于10,这是平均能量,其平均后的波形幅度为 sqrt(10) 。

5.5 以具体实例说明;

要求:(1)比特率为25Mbit/s(2)可容忍的时延扩展为200ns(3)带宽小于18MHz。

1)由200ns时延扩展得保护间隔为800ns;

2)由保护间隔800ns得符号周期长度6*800ns=4.8us;

3)子载波的间隔选取4.8-0.8=4us的倒数,即250KHz;

4)由所要求的比特速率与OFDM符号速率的比值,每个符号需要传送的比特:(25Mbit/s)/(1/4.8us)=120bit。

5)为了完成上面120bit/符号,有两种选择:利用16QAM和码率为1/2的编码方法,这样每个子载波携带2bit的有用信息,因此需要60个子载波;另一种是利用QPSK和码率为3/4的编码方法,每个子载波携带1.5bit信息。因此需要80个子载波,然而80个子载波意外着带宽:80*250KHz=20MHz,大于所给带宽要求,故取第一种,即60个子载波。可利用64点IFFT来实现,剩余4个子载波补0.

PHY(Physical,物理):处理编解码,调制解调,多天线处理,以及将信号映射到物理时频资源上。
控制平面主要是负责针对连接建立、移动性、安全性。控制信令来自于核心网和gNB的RRC(无线资源控制层)。RRC提供的主要服务包括系统信息广播、寻呼消息发送、安全管理、切换、小区选择/重选、QoS管理以及无线链路的检测与回复。RRC的消息是通过PDCP、RLC、MAC、PYH(注意:RRC没有SDAP层)。从物理层的角度看,控制面和用户面的协议向高层提供的服务没有本质的技术差异。

NR物理层技术

调制

与LTE一样,NR的上下行都支持QPSK、16QAM、64QAM和256QAM。另外,针对mMTC业务,NR上行还支持π/2-BPSK进一步降低峰均比(可在数据速率低的时候提高功放功率)。

波形

在高达52.6GHz的频率范围,NR的上下行都采用了CP-OFDM。而LTE是下行使用CP-OFDM,上行使用DFT-Spread OFDM或DFTS-OFDM。NR上下行使用相同波形有利于简化设计。对于上行覆盖受限的场景,单流常数提供了DFTS-OFDM可选

NR具有可扩展的OFDM参数集来满足宽广的频率范围内的多种服务需求。

后续的版本增加了240kHz。

多天线技术

在LTE中,MIMO多用户功能增强。而NR的高频,波束赋形带来的增益可以克服传输损耗并提供足够的副高。NR不仅支持波束赋形用于数据传输,也用于初始接入和广播信号。

信道编码

NR将LDPC(低密度奇偶校验码,Low Density Parity Check, LDPC)用于数据传输,Polar码(极化)码用于信令传输。

原因:

LDPC从实现角度上看更有吸引力,特别是在数据速率较高时。NR的LDPC可以使用速率兼容的结构从而运行不同码率的进行传输并使用增量冗余进行HARQ操作
与数据传输想必,物理层控制信息块小,不需要HARQ,Polar码可以执行串行抵消列表解码,在较短的码快上实现较好的性能。

物理时频资源

物理时频资源对应于OFDM符号和OFDM符号内的子载波。

RE(Resource Element):最小的资源单元,指OFDM符号内的一个子载波。
PRB (Physical Resource Block):物理资源块,以12个子载波为一组进行调度。
时域:
无线传输通过无线帧(radio frame)、子帧(subframe)、时隙(slot)和为微时隙(mini-slot)来进行。

具体如下:

物理层使用时频资源进行传输,与LTE一样,NR中的时频资源代表了物理信道活物理信号。在3GPP术语中,物理信道对应于承载高层信息的一组资源单元,而物理信息对应于不承载高层信息的一组资源单元。

物理信道

承载高层信息的时频资源成为物理信道,分为上下行两种:

PDSCH(physical downlink shared channel,物理下行共享信道):用于下行数据传输。
PDCCH(physical downlink control channel,物理下行控制信道):用于下行控制信息传输,下行控制信息:接收下行数据(PDSCH)所需的调度决策以及允许UE上行数据(PUSCH)的调度授权。
PBCH(physical broadcast channel,物理广播信道):用于UE接入网络所需的系统信息广播。
PUSCH(physical uplink shared channel,物理上行共享信道):用户上行数据传输。
PUCCH(physical uplink control channel,物理上行控制信道):用户上行控制信息传输,上行控制信息:HARQ反馈确认(指示下行传输是否成功)、调度请求(向网络请求用于上行传输的时频资源),以及用于链路自适应的下行CSI。
PRACH(physical random access channel,物理随机接入信道):被UE用来请求建立连接,称为随机接入。

物理信号

物理层使用但不承载高层信息的时频资源。

下行物理信号:

解调参考信号(DM-RS):用于估计解调的无线信道,DM-RS是UE特定的,可以进行波束赋形传输,仅针对于调度资源,并且在必要时传输,包括上行链路和下行链路。DM-RS的设计考虑了提前解码的要求,以支持低时延应用,因此DM-RS位于时隙的其实位置。低速场景:在时域上使用低密度DM-RS(即,一个时隙中较少的OFDM符号包含DM-RS)。高速场景:时域上增加DM-RS的目睹以跟踪无线信道的快速变化。
相位跟踪信号(PT-RS):用于补偿振荡器的相位噪声。相位噪声随着振荡器载波频率的升高而增加,因此,在毫米波频段可以用使用PT-RS抑制相位噪声。
信道状态信息参考信号(CSI-RS):用于获取CSI、波束管理、时间/频率跟踪和上行功率控制。它的设计十分灵活,如:获取CSI的CSI-RS用于链路自适应和确定预编码器的信道质量指示(Channel Quality Indicator, CQI)、秩指示(Rank Indicator, RI)以及预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indicator, PMI)。CSI干扰测量(CSI-IM)资源时零功率CSI-RS(ZP CSI-RS)资源,可以配置用于UE的干扰测量。CSI-RS通过测量每个波束的RSRP(Reference Signal Received Power, RSRP)来评估用于数据传输的候选波束,从而进行波束管理。
主同步信号(PSS)
辅同步信号(SSS)

上行物理信号:

解调参考信号(DM-RS)
相位跟踪参考信号(PT-RS)
探测参考信号(SRS):在上行链路中发送SRS来用于CSI测量,主要用于调度和;链路自适应。NR中,SRS也将用于基于互异性的大规模MIMO预编码器设计和上行波束管理。SRS采用模块化和灵活的设计以支持不同的过程和UE能力。

双工机制

与NR一样,NR支持TDD和FDD。双工通常取决于频谱分配,低频时,频谱分配大多是对称的,意味着选择FDD传输。高频时,频率分配通常不对称,需要选择TDD。NR还支持动态TDD,上下行分配随时间动态改变。

帧结构

NR帧结构遵循三个原则:

传输自包含原则:一个时隙和一个波束中的数据可以独立解码,而不依赖于其他时隙和波束。这意味着在给定的时隙和波束内已经包含解调数据所需的参考信号。
时频集中传输原则:集中传输有助于将来引入新的传输类型,同时兼容现有的数据传输类型。
时隙之间和不同传输方向之间避免静态的或者严格的定时关系。例如:5G NR使用异步HARQ,取代了4G所使用的需要预先设置重传时间的同步HARQ。
NR 帧结构支持TDD和FDD传输,并且可以用于授权和非授权评断。

NR还可采用微时隙来支持具有灵活其实位置且持续时间短于常规实习的传输。原则上,微时隙可以短至一个OFDM符号,而且可以随时开始。在R15中,微时隙限制为2、4、7个OFDM符号。

物理层的挑战

5G NR 是第一个工作在毫米波频率的蜂窝技术,支持GHz级别的带宽,并且使用大规模MIMO。这对NR物理层带来了许多挑战,主要原因是毫米波传播特性以及硬件损伤(在基站和终端处)都缺乏了解。

传播相关的特性
频率升高时,天线的传输损耗随着频率的平方而增加。使用波束赋形和窄波束传输的一个影响是:波束的突然阻挡而造成信道的动态变化更大也更快。传播信道的方向扩展特性尚不清楚。对于那些方向高度分散(富散射)的信道,高增益天线并不是很有用,因为它们只会捕获来自发射机/接收机的一小部分信号,若采用全相关天线合并技术,当天线阵列很大时有很耗费资源。

硬件的挑战

PA:PA工作在密集和高度集成的天线中,除非有足够的隔离,否则PA性能可能会收到相互耦合的影响。在MU-MIMO或波束赋形技术中,PA的失真还值得研究。
射频振荡器:射频振荡器在非常高的频率下更难保持稳定的振荡,因为随着损耗的增加谐振会理的品质因数会降低,并且受限于晶体管技术的基本限制而无法产生功率。相位噪声的评估也值得研究,这部分噪声可能对基于OFDM的传输带来负面的影响。

3GPP - 常识 & 下载https://zhuanlan.zhihu.com/p/102176081

使用MIMO的好处

  • 使用多个发送天线可以在没有消耗额外的带宽的情况下增加数据率,进而提高了频谱利用率。
  • 使用多个接收天线可以实现分集接收,提高功率效率。

以下MIMO-OFDM信道均衡算法都基于以下假设:

  1. 天线间隔至少半波长;
  2. 经过频率选择性衰落信道;

3GPP下的5G与卫星融合

随着通信的发展,单一的地面网络已经不能满足一些场景的需求,融合了卫星通信的天地一体化网络成为研究的热点。

过去二十年,3GPP成为引领全球通信业发展的主导性标准化组织。特别是进入5G时代,3GPP的影响力进一步彰显。3GPP提供TS(Technical specification,技术规范)和TR(Technical request,技术报告),TS成文并冻结后往往意味着要投入商用阶段,“冻结”的意思是对该Release只允许进行必要的修正,而不再添加新的特性。而TR则是针对某个专题所做的研究。一个重要的课题一般会先经过研究阶段,发布一系列的TR,然后再进行标准化制定工作,发布TS。

3GPP最早在R14中开展了卫星通信对5G地面移动通信带来的优势的研究。为了推动卫星技术在5G中的应用,3GPP在SA以及RAN工作组中先后成立了多个5G卫星融合相关的研究项目,将卫星接入列为5G的多种接入技术之一,并对卫星网络的部署方案和应用场景进行了具体研究和分析。为了加速5G的发展,新一代移动通信技术标准分成了R15、R16两大阶段。R15目前已经冻结,R16预计2020年3月完成。期间3GPP在5G与卫星融合方面作出了不懈努力,并取得了一系列的成果,下图是一些重要提案的时间节点。

卫星与5G融合的重要提案

下面对上述的提案作出简要介绍:

TS 22.261(R15)《Service requirements for next generation new services and markets》中阐述了卫星覆盖作为5G混合接入技术之一所带来的前景和价值,卫星在一些要求广域覆盖的工业应用场景中具有显著优势。并提出了卫星通信相关的需求:5G系统要提供卫星接入功能,并且5G系统应支持由同一运营商或运营商间协议拥有的陆地5G接入和卫星接入网络之间的服务连续性;为了提供使用卫星接入的服务,5G系统的空中接口应支持高达280 ms的单向延迟;拥有卫星接入的5G系统应该能够通过利用卫星支持无处不在的服务,以及对全球覆盖范围进行广播/多播业务,优化内容缓存应用程序的传输等。作为5G接入技术之一,卫星通信市场潜力不容小觑,但面临的挑战也是巨大的。

TR 22.822(R16)《Study on using Satellite Access in 5G》是在TS22.261基础上对5G卫星接入的进一步研究,列举了卫星融合5G的12个应用场景,分别是:1. 需要跟踪定位服务的海上船只;2. 卫星覆盖的广播/多播业务;3. 基于卫星接入的物联网;4. 卫星网络的应急通信;5. 卫星的最优路径;6. 卫星越境服务的连续性;7. 全球卫星覆盖方案;8. 通过弯管卫星将UE连接到5G网络;9. NR与5G核心之间的固定回程;10. 5G移动平台回程;11. 5G前提;12. 远程服务中心与离岸风电场的卫星连接。上述12类应用场景覆盖了卫星通信的三种服务类型,即服务连续性,服务普遍性,服务可扩展性。该技术报告对终端和原有地面网络提出新要求,结合对5G卫星网络应用场景的分析,对已有服务进行修改和更新,这是实现5G网络产业应用的关键环节。

TR 23.737(R16)《Study on architecture aspects for using satellite access in 5G》在考虑TR22.822提出的十二个应用场景时,确定集成了卫星通信在内的5G系统的影响区域。分析了由于卫星覆盖范围大和本身可移动带来的UE移动性管理问题、时延问题、QoS等。

TR 38.811(R15)《Study on New Radio (NR) to support Non Terrestrial Networks》该报告由RAN和WG1工作组撰写,面向非地面网络的5G新空口,针对5G应用场景的需求以及现有卫星技术的发展水平,确定卫星网络部署方案以及相关参数,这是保障5G系统卫星通信功能和性能需求的关键;

TR 38.821(R16)《Solutions for NR to support non terrestrial networks (NTN)》在TR 38.811成果的基础上,3GPP研究一套必要的适配措施,使新无线电(NR)协议可在非地面网络中运作,并优先接入卫星服务的3GPP的R16版本。非地面网络也要考虑无人机系统的接入,无人机系统具有较低的时延、多普勒频移以及变化速率。并对物理层、层二和层三的潜在影响提出解决方案,完善RAN架构和接口协议。就架构问题而言,TR38.821取代了TR38.811。

TR 28.808(R16)《Study on management and orchestration aspects with integrated satellite components in a 5G network》本研究旨在将卫星集成对现有5G网络业务模式、管理和业务流程的影响和复杂性降到最低。

除此之外,3GPP对卫星导航方面制定了相关技术规范,如TS 25.172、TS 25.173、TS 36.171、TS 38.171。在2019年3月发布的R15 TS 38.171《Requirements for support of Assisted Global Navigation Satellite System (A-GNSS)》报告中详细介绍了3GPP在卫星通信与5G融合中提出的要求,包括:①在信号比较弱的条件下,接收机的灵敏度要求;②在理想条件下,A-GNSS位置估计的精度要求,以确保位置估计的准确性;③动态距离要求的目的是确保当可见卫星具有相当不同的信号水平时,GNSS接收机性能良好;④接收机对多径的容忍度;⑤对于某些位置服务而言,移动场景和定期更新的目的是验证接收器产生GNSS测量或位置修正的能力,当它位于减速、转弯或加速的车辆上时,要具有良好的跟踪性能。

参考文献下载地址:
https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/

OFDM子载波间隔在5G哪个协议中规定了?

在5G中,OFDM(正交频分复用)子载波间隔是由3GPP(第三代合作伙伴计划)组织规定的。具体而言,在5G NR(New Radio)协议中,子载波间隔的规定可以在3GPP TS 38.211文档中找到。该文档描述了5G NR物理层规范,包括OFDM和相关的无线通信参数。

在5G NR中,子载波间隔的选择是通过子载波间隔选项(Subcarrier Spacing Option)来指定的。5G NR支持多个子载波间隔选项,包括15 kHz、30 kHz、60 kHz等。不同的子载波间隔选项可以在不同的频段和场景下提供更好的性能和灵活性。

需要注意的是,具体使用哪个子载波间隔选项,以及如何配置子载波间隔,可能会受到运营商、频段和具体部署情况的影响。因此,在实际5G网络中,子载波间隔的选择和配置可能会有所不同。

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