3GPP Release 15概述
作者&投稿：唐明 （若有异议请与网页底部的电邮联系）
3GPP成员定期会面以协作并创建蜂窝通信标准。目前，3GPP正在为5G定义标准。3GPP由各个具有特定关注范围的工作组组构成。图1显示了3GPP的基本组织结构。比如，对于底层研究，由RAN1定义的物理（PHY）层，由RAN2定义的MAC层，以及在某些情况下由RAN4定义的PHY层测试。
5G KPI和3GPP的时间表
国际电信联盟（ITU）对5G提出了要求，这些要求至少于实现三个关键指标（KPI）：
■增强型移动宽带（eMBB）：峰值数据速率> 10 Gb / s
■大规模机器类型通信（MMTC）：接入密度> 1 M / km2
■超可靠的低延迟通信（URLLC：）端到端延迟<1 ms。
下表是作为2020年5G最低要求的具体技术要求。
3GPP制定了自己的标准发布时间表，如图2所示，以确保4G和5G之间的版本以正常的节奏进行，并且按时发布标准。自最初发布时间表以来，第15版标准的时间表已经加快，但第16版计划在2020年与国际电联的要求保持一致。
5G NR 时间表
■2017年3月在RAN＃75上达成了总体时间表
■该标准仍然在进一步完善中
■RAN＃77采取了一些关键措施来确保该时间表得到满足
第15版于2018年6月的RAN全体会议上通过讨论。但是，仍有一些问题需要处理，解决方案需要最后确定。计划延迟
计划在2018年12月讨论NR-NR双连接（DC）。具体来说就是计划讨论确定DC选项4和7。图3显示了这两个选项的示意图。
第15版详细概述
为5G定义一套完整的新标准是一项艰巨的任务。3GPP已将5G标准分为两个版本：版本15（对应于NR阶段1）和版本16（对应于NR阶段2）。在NR阶段1中，LTE和NR之间存在共同的部分，例如两者都使用正交频分复用（OFDM）。
但是，表2中也总结了不同之处。
要真正实现NR的完整版本，必须部署大量新硬件。为了继续使用现有硬件，已经提出了分阶段方法。一个是非独立（NSA）部署版本，将使用LTE核心网络，另外一个是独立（SA）部署版本，该版本将使用NR核心网络并完全独立于LTE核心网络。
为了确保哪些设备可以相互通信，引入了一些新的术语：
■LTE eNB-可以连接到EPC或当前LTE核心网络的设备
■eLTE eNB-可以连接到EPC和NextGen核心的LTE eNB的演进
■gNB -5G NR等效于LTE eNB
■NextGen核心与gNB之间的NG接口
■核心网与RAN之间的NG2-控制平面接口（LTE中的S1-C）
■NG3-核心网与RAN之间的用户平面接口（LTE中的S1-U）
图4和图5中所示的3GPP TR 38.804（草案v0.4）中的三个图示出了5G NR的各种部署方案。
图4在左图中示出了NR gNB的辅小区NSA操作连接到LTE EPC的设置。右图显示了添加NextGen核心的场景。eLTE eNB充当主设备。NR gNB处于NSA模式，具有用于eLTE eNB和NR gNB之间的数据流的定义路径，其中NextGen核作为主设备。图5显示了一个替代部署方案，其中包含分阶段演进以添加独立操作。在制定此分阶段方法时，所有部署类型都可以同时运行。新部署的确切时间和阶段取决于各个网络提供商。
对于NSA操作，需要在LTE和NR之间存在用于双连接的协调频率规划。表3示出了各种LTE频带如何对应于所提出的NR频率范围。
NR的特定频带范围如上图，但频率仍未最后确定，特别是对于mmWave。从2018年5月举行的RAN4会议看，表4显示了讨论中的运营频段。值得注意的是，已经添加了频带n261，更有趣的是，已经删除了旧版本中定义为31.8 GHz-33.4 GHz
TDD的频带n259。该频段最初被称为研究频段，但CEPT于2017年11月将其从5G考虑频带中删除了。
对于其他频段，如，正在积极研究将24.25 GHz-29.5 GHz用5G NR。作为技术报告38.815的一部分，正在跟踪并积极更新。以下频率图表取自该报告，提供了一个很好的直观图，显示各国感兴趣的5G频段情况。
NR的子载波结构设计用于低于6 GHz频段和mmWave频段。这是通过创建通过将基本子载波间隔（SCS）缩放整数N而形成的多个数字来实现的，其中15 kHz是基本子载波间隔（SCS），N是2的整倍数。子载波结构频带选择，可能的SCS为15 kHz至480 kHz。
并非所有频段的的SCS选项都已经确定。对于6 GHz以下，仅使用15 kHz，30 kHz和60 kHz。高于6 GHz，还没有决定。候选SCS为60 kHz，120 kHz和240 kHz，而480 kHz被标为将来研究使用。将基于相位噪声模型，信道带宽，快速傅立叶变换（FFT）大小以及它们要支持的服务（eMBB，URLLC或mMTC）等来研究这些选项的可行性。这些SCS不适用于所有频段而是适用于某些公共或特定用途用数据信道。表5总结了这些组合。
子载波结构的某些部分是灵活的，如SCS，而其他部分是固定的。子帧持续时间固定为1ms，帧长度为10ms。给定15kHz * 2n的子载波间隔，15kHz的每个符号长度（包括CP）等于SCS的相应2n个符号的总和。与其他OFDM符号相比，0.5m中的第一个OFDM符号比16Ts（假设15kHz和FFT大小为2,048）长。16 Ts用于第一个符号的CP。NR支持扩展CP。
在NR里，对于60kHz以下的子载波间隔，间隔被定义为7或14个OFDM符号，对于高于60kHz的子载波间隔，被定义为14个OFDM符号。时隙可以包含所有下行链路，所有上行链路或至少一个下行链路部分和至少一个上行链路部分。数据传输可以跨越多个间隔。图8示出了在频域和时域中使用混合数字学的时隙中的示例子载波结构。
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NR调制和波形与LTE具有一些共性，但旨在具有更高的频谱效率。NR支持QPSK，16 QAM和256 QAM，具有与LTE相同的星座图。支持基于OFDM的波形。至少高达40 GHz，CP-OFDM波形支持Y的频谱利用率大于LTE的频谱利用率，其中对于LTE，Y = 90％。Y的定义为传输带宽配置/信道带宽* 100％。例如，建议中仅对于上行链路的Y为98％。也支持基于DFT-S-OFDM的波形，但是它们仅限于单流传输。
基于CP-OFDM和DFT-S-OFDM的波形对于用户设备（UE）都是必须的选项的。
NR定义物理资源块（PRB），其中每个PRB的子载波的数量对于所有子载波结构是相同的。每个PRB的子载波数量是N = 12。下面是一个图表。
NR尚未确定的的部分是最大信道带宽。RAN1确定版本15中的最大信道带宽为400 MHz，但以下列出了进一步研究：
-子 6 GHz频带：MHz -200 MHz范围
-高6 GHz频带：MHz-1 GHz范围
]-通过载波聚合支持最大信道带宽的可能性
载波聚合允许使用大于最大信道带宽的频谱。这对mmWave特别有用，因为其有800 MHz和1.2 GHz宽的通道可供使用。表6显示了不同公司提出的各频带的最大信道带宽。
多输入多输出（MIMO）是NR的关键组成部分。gNB每极化具有两个TXRU，其连接到交叉极化Tx天线。gNB在每个天线极化上选择一个模拟波束用于下行链路数据传输（即，MIMO传输）。UE设备应该能够检测 在每个极化上的不同时间单元上扫描的多个Tx波束，然后选择一个被确定为 每个上的“最佳”波束的Tx波束。
NR中的同步由同步信号（SS）块，突发同步和突发同步集合定义。NR-PSS，NR-SSS和/或NR-PBCH信号在SS块内发送。一个或多个SS块组成SS突发同步。一个或多个SS突发同步进一步组成SS突发同步集合。从UE的角度来看，SS突发同步集合传输是周期性的。这个概念最好用肉眼描述。图11显示了SS突发同步的组成，图12显示了SS突发同步集合结构。
最后，为了完成版本15，已经确定了NR的信道编码，并且它与数据和LTE的控制信道编码不同。LTE使用turbo编码用于数据信道，而NR使用LDPC编码。对于下行链路控制信息（DCI）控制信道，LTE使用卷积编码，NR使用polar极化编码。这些编码技术是针对eMBB用例定义的。可能在将来的其他NR用例中可以使用不同的编码技术。
NR的信道编码技术应该支持信灵活的息块大小K和灵活码字大小。码字的速率适配需要做到的1比特粒度。NR的数据信道的信道编码技术需要同时支持增量冗余（IR）和追踪（C方式。对于使用重复/块编码的非常小的块长度，可能优选使用组合（CC）HARQ。
展望未来：R16的研究项目和趋势
第16版的工作已经开始，一些趋势正在出现。越来越多的垂直行业支持，如非地面网络（NTN），车辆应用（V2X），公共安全和工业物联网（IoT）。对于NTN，需要修改NR版本15以支持卫星通信，特别是在mmWave频段。对于V2X，提出了对旁路链接（PC5）以及接入网络（Uu）接口的动态支持的进一步研究。正在为V2X使用场景定义新的评估方法，包括车辆队列，高级驾驶以实现半自动或全自动驾驶以及远程驾驶。其他趋势和开放研究项目包括未经许可的接入（NR-U），增强型MIMO研究（特别是> 6 GHz），综合接入和回传（IAB），和非正交多址（NOMA）技术。随着第16版的工作继续进行，其他应用程序和研究项目肯定会出现。考虑到使第16版成功所需的工作量，2020年最终确定5G的目标雄心勃勃。但是，如果持第15版的速度，那么这可能是一个可实现的目标。
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