5G 基本原理及关键技术介绍
5G 基本原理及关键技术介绍
5G技术作为新一代移动通信技术，其基本原理和关键技术一直是通信领域的研究热点。本文将从5G总体介绍、网络架构、特性、网络规划以及路测方案等多个方面，全面阐述5G技术的关键要点和应用情况。
5G总体介绍
3GPP为5G网络设定了多个目标，包括提供20倍于LTE的小区容量、10倍的用户体验、1/10的空口时延等。5G网络需要满足增强型移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和大规模机器类型通信（mMTC）等多种业务需求。标准的快速推进促使5G提前商用，5G目标网采用多层次组网结构，包括Sub3G、C-band和毫米波。
5G网络架构
5G主要网元包括NG-RAN（由gNB组成）和5GC（包括AMF控制面和UPF用户面）。网络接口主要有Xn接口和NG接口。在初期部署中，非独立组网（NSA）方案优选Option 3x，独立组网（SA）方案则优选Option 2。语音方面，NSA方案优选VoLTE，SA方案则优选VoNR。CU-DU架构能够适应5G业务发展，实现用户面集中、边缘计算部署和智能网络运维。
5G特性介绍
Massive MIMO
基站天线数大幅提升，演变为“BBU + AAU”架构。Massive MIMO能提升上行接收合并、下行波束成型和空分复用能力，带来阵列增益、干扰抑制增益和空分复用增益。
上下行解耦
利用Sub3G频谱作为NR SUL，改善3.5GHz上行覆盖。
DC双连接
LTE与5G联合组网，数据在站间分流传输。这种方案可以利用4G覆盖优势和5G频谱资源，提升用户峰值吞吐率和体验。
5G网络规划
规划差异与挑战
Massive MIMO和Flexible Duplex改变了传统的网络规划方法。5G应用场景广泛，涉及物联网、车联网等多个领域。更高频段对规划仿真准确性提出了更高的要求，网络规划从传统的覆盖容量规划转向体验规划。
规划关键流程
5G网络规划主要包括网络规模估算、选站及规划仿真、网络参数规划等环节。在网络规模估算时，需要考虑链路预算影响因素。5G链路预算在C-band和毫米波频段与4G存在差异。5G采用36.873 3D Uma等模型进行传播模型计算，通过3D场景建模、射线追踪模型计算等进行仿真规划。电子地图的精度和图层信息对规划至关重要。此外，还介绍了5G RF参数规划（方位角、广播波束、下倾角等）、无线参数规划（PCI、邻区、PRACH根序列等）的原则和方法。
5G路测方案
2018年5G路测整体方案包括前端路测和后台分析，支持产品能力验证和多种场景测试。路测工具不断发展，从Probe单机版 + CPE到5G手持终端、PHU + 导航/自动路测等。路测数据分析方案实现后台分析能力云化，能高效解析超大测试数据量，支持在线设备控制、log存储、数据解析和报告输出。