5G 新​無線電​的​五大​要點

專題文章：5G 新​無線電​的​五大​要點

作者：info 於 2019-06-11
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3GPP Release 15 正式​定義​了 5G 新​無線電 (NR) 行動​通訊​標準。​了解​這項​標準​為​設計​與​測試​帶來​的​全新​功能​與​解決​方案。



1. 新​無線電 (NR) 是​一項​無線​介面​名稱。

新​無線電 (或​稱為 5G NR) 一​詞​可能​不是​原創，​但​卻是​第三​代​合作​夥伴​專案 (3GPP) 對 Release 15 的​稱呼。​NR 意​指​行動​通訊​產業​使用 LTE 來​描述 4G 技術，​或​使用 UMTS 來​描述 3G 技術​的​方式。​Release 15 早在 2017 年 12 月​便​已​核准​使用，​預計​在 2019 年​中旬​將有​最終​定案。​Release 15 僅​建立​了 5G 行動​通訊​標準​的​第一​階段，​未來​的​路​還很​長遠。​Release 16 則是​為​第二​階段​提供​相關​規格，​其​最終​規格​預計​於 2019 年 12 月​定案。

2. 5G 使用​全新​頻譜

5G 網路​將要​採用​哪個​頻譜，​的確是​個​值得​考慮​的​問題，​而​答案​正​逐漸​明朗。​當​學者​開始​研究 5G 技術​時，​許多​人​相當​期待​毫米波​頻譜​在 5G 技術​應用​上​的​可能性；​毫米波​也​的確​將​構成​這項​解決​方案​的​重要​部分。​然而，​短期​來看，​6 GHz 以下​的​頻譜​與​毫米波​頻帶，​仍會​在​這項​解決​方案​中​扮演​重要​角色。​Release 15 特別​針對 NR 佈署​需求，​規劃​出​多個​全新​頻譜​群組 (2.5 GHz 到 40 GHz)。​可​立即​提高​行動​使用​案例​佈署​效率​的​兩個​頻帶，​分別​為 3.3 GHz 到 3.8 GHz，​以及 4.4 GHz 到 5.0 GHz 頻帶。​3.3 GHz 到 3.8 GHz 頻譜​最快​可能會​在 2018 年​完成 5G 佈署。​舉凡​美國、​歐洲​與​亞洲​各個​國家​的​監管​單位，​都​已​開放​這項​頻譜​以供 5G 使用；​而​此​頻帶​所​提供​的​廣大​頻寬，​也對​電信​業者​深​具​吸引力。​不過，​40 GHz 以下​的​頻譜​才​剛​起步，​未來​的 3GPP 版本​可能會​允許​使用​高達 86 GHz 的​頻譜。

3. 波束​賦​形​即將​成為​關鍵​技術

為了​強化​行動​裝置​的​訊號​強度，​NR 運用​結合​類比​與​數位​波束​賦​形​的​技術。​由於​今日​的 LTE 網路​廣泛​運用​數位​波束​賦​形​技術，​因此​在​行動​通訊​領域，​這項​技術​並非​全新​概念。​然而​在 5G 應用​上，​為了​達到​訊號​傳播​目的​並將​天線​體積​縮小，​業界​開始​使用​廣泛​的​類比​波束​賦​形​技術。​在 24 GHz 以上​的​頻譜，​採用​類比​波束​賦​形​技術​的​較​窄​波束​寬度，​能​讓 5G 基地​台​更​有效率​地​引導​下​鏈​訊號。​這項​程序​首先​必須​掃描​波束，​讓​基地​台​得以​針對​特定​行動​裝置​的​需要，​找出​最​有效​的​波束​位置。​透過​這項​方式，​下​鏈​傳輸​訊號​的​接收​方​可​獲得​更高​的​訊號​強度；​對​透過​更高​階​調​變​機制​進行​傳輸​的​接收​方​來說，​這項​效益​尤其​明顯。​然而，​波束​賦​形​技術​最終​還是​帶來​了​重大​的​測試​挑戰；​每一個​波束​不​只需要​進行​特性​參數​描述​並​經過​測試，​更​需要​透過​空中​傳輸​量​測​來​驗證​無線電​效能。

4. 第一​波​上市​的 5G 裝置，​在​運作​上​仍​將​仰賴 LTE 技術

5G NR 第一​階段​最終​將會​同時​推出​獨立​與​非​獨立​操作​模式。​在​非​獨立​模式​中，​行動​裝置​可​同時​使用 4G 與 5G 網路，​並與 LTE eNB 和 5G gNB 同時​保持​連線。​非​獨立​模式​規格​已於 2017 年 12 月​完成，​而​獨立​模式​預計​在 2018 年​中​完成 Release 15 規格​的​最後​定案。​在​這段​期間，​無線電​將​同時​使用 LTE 與 NR 收發​器，​並將​重點​擺在​提升​功率​效率​與​減少​干擾​上。

5. 第一​階段​仍​將​採用 OFDM 波形

雖然 5G 有​許多​候選​波形，​但是 NR 的​第一​階段​仍​將​使用​正交​分​頻​多​工 (OFDM) 版本。​用於 5G NR 下​鏈​的​特定 OFDM 版本，​是​循環​式​前​置​區段；​而 OFDM 也是 LTE 用於​下​鏈​訊號​的​相同​波形。​然而，​與 LTE 不同​的是，​5G NR 在​上​鏈​中​使用​基於 CP-​OFDM 與 DFT-​S-​OFDM 的​波形。​另一​個​與 LTE 不同​的​地方​是，​5G NR 允許​變化​極大​的​子​載​波​間距。​LTE 子​載​波​間距​幾乎​都​落在 15 kHz，​但 5G NR 卻能​給予​較​多​彈性，​讓​子​載​波​間距​訂為 15 kHz x 2n。​在 5G NR，​可​允許​的​最大​子​載​波​間距​為 240 kHz，​並​保留​給​使用 400 MHz 載​波​頻寬​的​情況​使用。