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5G 网络标准 USIM卡标准

5g标准有哪些

1、5G空口物理层与其他各层的关系

1）总体架构

如图1所示，5G空口由Layer 1（物理层）、Layer 2（第二层。即媒介接入控制层）、Layer 3（第三层。即无线资源控制层RRC）组成组成［1］。其中：（1）Layer 1是UE（用户5G终端设备）与5G无线网络之间的接口，Verizon的TS V5G.200系列标准对5G的Layer 1进行了规范；（2）Verizon接下来将要发布的TS V5G.300系列标准将对5G的Layer 2、Layer 3进行规范。

图1 Verizon的5G无线接入空口协议架构［1］

具体地，Verizon的TS V5G.200系列标准目前共有4份，分别为：（1）TS V5G.201： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical layer – General descripTIon”（物理层总体描述）［1］；（2）TS V5G.211： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical channels and modulaTIon”（物理信道与调制）［2］；（3）TS V5G.212： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; MulTIplexing and channel coding”（复用与信道编码）［3］；（4）TS V5G.213： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical layer procedures”（物理层流程）［4］。

其中，上述后面3份5G无线接入空口标准相互间的关系如图2所示。

图2 5G物理层标准之间的关系［1］

2）协议栈低层向高层提供的服务

SAPs（业务接入点）：上文图1中，位于最底层的Layer 1向上层提供数据传输服务，Layer 1与Layer 2之间通过传输信道来传送“如何通过空口来传输信息”，Layer 2与Layer 3之间通过不同的逻辑信道来传送“信息是何类型”消息［1］。

物理层的功能：为了向上层提供数据传输服务，Verizon对5G无线接入空口的物理层所应具备的功能进行了规范：（1）传输信道的误码检测并反馈至更高层；（2）传输信道的FEC（前向纠错）编码/解码；（3）混合式ARQ（自动重发请求）的软性结合（soft-combining）；（4）编码传输信道的速率适配（面向物理信道）；（5）将编码传输信道映射至物理信道；（6）物理信道的功率加权；（7）物理信道的调制与解调；（8）频率同步与时间同步；（9）无线特性测试并反馈至更高层；（10）MIMO（收/发端多天线）处理；（11）发射分集；（12）RF（射频）处理［1］。

2、对5G空口物理层的总体描述

TS V5G.201对5G空口的物理层（Layer 1）作了总体描述。下文介绍TS V5G.211、TS V5G.212、TS V5G.213这3份Verizon的5G空口无线接入标准的主要内容。

1）多址接入

在Verizon所规范5G无线接入空口物理层中，上行与下行的多址接入技术均是基于具备CP（循环前缀）的OFDM（正交频分复用）。而且，如果采取TDD（时分双工）机制，则可支持以半双工模式运行。

另外，还可支持单个成员载波达到最大100 MHz的物理带宽。一个资源块的时间长度为0.1毫秒，其中包含12个子载波，每个子载波的物理带宽为75 kHz。

一个无线帧的时间长度为10毫秒，由50个子帧组成，每个子帧的长度为0.2毫秒（10÷50=0.2）。基于子帧，可实现对于数据传输链路方向（上行或下行）的动态配置。其中，每个子帧均可配置成下行控制/数据与上行控制/数据的如下四种组合中的任意一种：（1）含有下行控制信息与下行数据信息的一个子帧；（2）含有下行控制信息、下行数据信息与上行控制信息的一个子帧；（3）含有下行控制信息与上行数据信息的一个子帧；（4）含有下行控制信息、上行数据信息与上行控制信息的一个子帧。

Verizon所规范5G无线多址接入技术可支持模拟波束赋形，而且还可以实现根据移动性支持的需求对波束的指向进行动态配置。另外，在进行MIMO传输时，支持作数字预处理。下行方向支持最大8根天线的MIMO配置，从而可支持最大8条流的多层下行传输（每个5G用户终端处理最大两个流）。此外，也可支持每个5G终端最大处理两个流的多层上行传输。还可支持多个（最高可达8个）小区的上行与下行数据的汇聚［1］。

2）物理信道与调制

TS V5G.211标准对5G空口的下行物理信道及上行物理信道分别作了定义，还描述了5G空口物理层物理信道的特性、物理层信号的产生及射频调制［2］。

总体看来，TS V5G.211标准确定了：（1）物理信道结构、帧格式、物理资源元素等；（2）调制映射方式（BPSK、QPSK等）；（3）上行及下行的物理共享信道；（4）上行及下行的参考信号；（5）随机接入信道；（6）主/备同步信号；（7）上行及下行的OFDM（正交幅度调制）信号生成；（8）信号加扰、调制及上变换；（9）上/下行时间关系（Uplink-downlink TIming relations）；（10）层映射（Layer mapping）及上行/下行的预编码。

Verizon所定义的5G空口下行物理信道包括：（1）xPDSCH（5G无线下行物理共享信道）；（2）xPDCCH（5G无线下行物理控制信道）；（3）xPBCH（5G无线下行物理广播信道）；（4）ePBCH（5G无线下行物理扩展广播信道）。

Verizon所定义的5G空口上行物理信道包括：（1）xPRACH（5G物理随机接入信道）；（2）xPUSCH（5G无线上行物理共享信道）；（3）xPUCCH（5G无线上行物理控制信道）。

此外，5G信号的类型已被Verizon分别定义为“参考信号”及“同步信号”。

5G无线射频信号（包括上行信号与下行信号）的调制技术，可从QPSK、16 QAM、64 QAM这3种里面灵活选择。

3）复用、信道编码与交织

TS V5G.212标准对5G空口的传输信道、控制信道数据处理（具体包括复用、信道编码与交织）进行了规范：（1）信道编码技术；（2）物理层（Layer 1）及MAC层（Layer 2）控制信息的编码；（3）交织；（4）速率适配［3］。

Verizon所规范的5G无线物理信道编码技术包括：（1）咬尾卷积编码（Tail biting convolutional coding）；（2）LDPC编码；（3）Turbo编码（此为可选方式）。

4）物理层工作流程

TS V5G.212标准对5G空口的物理层流程特性，明确了：（1）同步流程（包括小区搜索流程及时间同步）；（2）功率控制流程；（3）随机接入流程；（4）与下行物理共享信道相关的流程，包括CSI（信道状态信息）反馈报告；（5）与上行物理共享信道相关的流程，包括5G终端探测、HARQ ACK/NACK检测；（6）物理共享控制信道流程，包括对共享控制信道的指配/分配；（7）波束捕获流程［4］。

Verizon所定义的5G空口物理层工作流程包括：（1）小区搜索；（2）上行同步与下行时控；（3）与随机接入相关的流程；（4）与HARQ（混合式自动重传请求）相关的流程；（5）波束捕获。

Verizon所定义的5G空口规范，也可支持进行干扰协调——将可通过在频域、时域及功率域进行物理层资源的控制来实现。

5）物理层测试

5G用户终端及5G Node-B（5G基站）可以对5G无线特性进行测试，并可将测试结果上报至5G网络中的更高层［1］。