2016年7月,美國移動運營商Verizon宣布完成其5G無線標準的制定。
此次發布的標準包含描述物理層(Layer 1)的V5G.200系列:
· TS V5G.201:總體描述· TS V5G.211:物理信道與調制
· TS V5G.212:復用與信道編碼
· TS V5G.213:物理層流程
描述高層(Layer 2 & Layer 3)的V5G.300系列將在隨后發布。
以下解讀V5G.200系列的主要技術特性。
1、Waveform/波形
上行鏈路與下行鏈路均采用OFDM with CP。
在LTE系統中,上/下行waveform分別采用SC-FDM/OFDM with CP。在Verizon 5G標準中,上下行Waveform進行了統一。
2、Duplex Operation/雙工方式
雙工方式采用TDD。
該雙工方式是由Verizon 5G應用的主要目標場景及目標頻段(如28GHz)決定的。
3、Bandwidth/帶寬
單載波帶寬100MHz。
與可配置的LTE單載波帶寬不同,100MHz為Verizon 5G系統的唯一帶寬,為LTE最大單載波帶寬的5倍。
該系統支持至多8個載波的載波聚合。
4、Resource block/資源塊
1個資源塊包含12個子載波,子載波間隔為75kHz。
在當前3GPP NR(New Radio)的討論中,初步決定子載波間隔以15kHz為基準,子載波間隔可以是15kHz的N(N=2^n)倍。75kHz的選項在3GPP NR的討論中未被最終排除。
5、Frame Structure/幀結構
幀結構主要特點:
· 一個無線幀長度10ms,包含50個子幀(每個子幀長度0.2ms);· 數據上、下行傳輸可以子幀為單位進行動態切換;
· 子幀采用“自包含/self-contained”結構。
自包含子幀的主要特點:
· 自包含子幀可以是以下組合之一;· 1個子幀包含下行控制信令及下行數據傳輸;
· 1個子幀包含下行控制信令、下行數據傳輸及上行控制信令;
· 1個子幀包含下行控制信令及上行數據傳輸;
· 1個子幀包含下行控制信令、上行數據傳輸及上行控制信令。
以上技術特性與3GPP NR系統設計的目標基本吻合,即:更短的子幀、在同一子幀內完成ACK/NAK反饋的自包含子幀結構。
6、Physical Channel/物理信道
下行物理信道:xPDSCH、xPDCCH、xPBCH/ePBCH。
上行物理信道:xPRACH、xPUSCH、xPUCCH。
就邏輯功能而言,該標準的物理信道與LTE并無本質區別。
7、Modulation/調制方式
上/下行鏈路支持以下調制方式:
· QPSK, 16QAM and 64QAM in the downlink and uplink。
與LTE-A/NR的設計不同,該標準并未采用更高階的調制方式,256QAM甚至1024QAM并未被采用。
8、Channel coding/信道編碼
采用LDPC碼,Turbo碼為可選。
更加有利于Pipeline并行處理、有利于縮短譯碼時延的LDPC碼終于走上前臺。在3GPP NR中仍在討論的Polar碼未被采用。
9、Beamforming/波束賦形
波束賦形在Verizon 5G標準中占有重要位置。
· 波束賦形分為模擬賦形與數字賦形:· 模擬賦形的波束方向可動態切換;
· 數字賦形以預編碼的方式實現。
下行傳輸最多支持8天線,允許至多8流傳輸,在MU-MIMO模式下,每用戶最多支持2流。
在系統設計中:
· 定義BRS(Beam Reference Signal),每個BRS支持至多8個天線端口;· UE通過下行BRS完成RSRP測量,并完成BSI(beam state information)上報。
· BSI中包含BI(beam index)及對應的BRS RSRP。
以上設計的實質是通過模擬賦形與數字賦形的結合,完成空分多用戶接入。
與3GPP NR的設計思路不同,該標準并未實現更多天線端口數(>8)的擴展。
10、總結
一個小而聚焦的標準。
包含了很多5G技術元素,包括更寬的帶寬、更短的幀長、自包含幀結構、LDPC編碼,以及在MIMO賦形方式上的改進等。
對應的應用場景也很聚焦,優先場景之一是固定無線接入,即利用高頻段無線接入解決寬帶的“最后一公里”接入問題。
正因如此,在很多技術特性上做了相當程度的簡化,如MIMO端口數的擴展、更高階調制等。同時,該標準對物聯網(mMTC & URLLC)的支持也未做更多涉及。
在3GPP 5G標準正在進行的過程中,一個3GPP主流成員聯合相關合作伙伴搶先發布自己的5G標準,這在3GPP代際演進的過程中未曾出現過,其對3GPP正在進行的5G標準化的影響也是不言而喻的。
后續如何進展,取決于產業界成員的視野及智慧,讓我們拭目以待。