Cinq points clés sur la 5G New Radio

La version 15 du 3GPP a introduit une définition formelle de la norme de communications mobiles 5G New Radio (NR).

1. L'appellation New Radio (NR) est le nom de l'interface Air

La formulation New Radio ou 5G NR n'est peut-être pas des plus originales, mais c'est le nom que le 3GPP a choisi lors de la sortie de la version 15. Le terme NR est équivalent à LTE, que l'industrie des communications mobiles a utilisé pour décrire la technologie 4G, ou à UMTS pour décrire la technologie 3G. Les spécifications préliminaires de la version 15 ont été approuvées en décembre 2017 et devraient être finalisées dans le courant de 2019. La version 15 n'est qu'un début, car elle n'établit que la première phase d'une norme de communications mobiles 5G. La version 16 fournit des spécifications pour une deuxième phase et devrait être finalisée en décembre 2019.

2. La 5G utilise un nouveau spectre

La question du spectre de fréquence qui sera utilisé par les réseaux 5G est primordiale et la réponse se précise. Lorsque la recherche sur la 5G a commencé, beaucoup étaient enthousiasmés par la possibilité d'utiliser le spectre d'ondes millimétriques (mmWave) pour la 5G – et il fera certainement partie de la solution. Cependant, à plus court terme, le spectre inférieur à 6 GHz et les bandes mmWave sont des parties significatives de l'équation. La version 15 présente plusieurs groupes de nouveaux spectres, spécifiquement pour les déploiements NR allant de 2,5  Hz à 40 GHz. Deux bandes ciblées pour un déploiement plus immédiat dans les cas d'utilisation mobile sont les bandes de 3,3 GHz à 3,8 GHz et de 4,4 GHz à 5 GHz. Le spectre de 3,3 GHz à 3,8 GHz pourrait potentiellement mener à des déploiements 5G dès 2018. Les organismes de réglementation aux États-Unis, en Europe et dans divers pays asiatiques ont déjà ouvert ce spectre à la 5G. Les larges bandes passantes disponibles dans ce groupe attirent aussi les fournisseurs d'accès. Toutefois, le spectre inférieur à 40 GHz n'est qu'un début. Les versions futures du 3GPP pourraient permettre l'utilisation du spectre jusqu'à 86 GHz.

3. La formation de faisceaux prend de l'importance

Pour optimiser la puissance du signal des mobiles, la NR utilise une combinaison de formations de faisceaux analogiques et numériques. L'idée de la formation de faisceaux n'est pas nouvelle dans les communications mobiles, car les réseaux LTE utilisent déjà largement la formation de faisceaux numériques. Cependant, avec la 5G, les défis de la propagation du signal et ceux posés par les antennes plus petites motivent l'utilisation de techniques de formations de faisceaux analogiques. Au-dessus de 24 GHz, la formation de faisceaux analogiques plus étroits donne aux stations de base 5G la possibilité de piloter les signaux de liaison descendante plus efficacement. Le processus implique d'abord le balayage de faisceau, de sorte que la station de base peut identifier l'emplacement de faisceau le plus efficace pour un mobile spécifique. Avec cette approche, le destinataire de la transmission de liaison descendante bénéficie d'une force de signal plus élevée, en particulier en utilisant des schémas de modulation d'ordre supérieur. Cependant la formation de faisceaux introduit tout de même des défis significatifs pour le test. Non seulement chaque faisceau doit être caractérisé et testé, mais les mesures en direct deviennent également essentielles pour valider les performances radio.

4. Les premiers mobiles 5G continueront de fonctionner sur LTE

La première phase de la 5G NR comportera à la fois des modes de fonctionnement autonome et non autonome. En mode non autonome, le mobile utilise simultanément les réseaux 4G et 5G, ce qui maintient la connexion avec un eNB LTE et un gNB 5G. Les spécifications du mode non autonome ont été achevées en décembre 2017. Celles du mode autonome devraient se terminer lorsque la version 15 sera finalisée à la mi-2018. Dans l'intervalle, les radios utiliseront simultanément les émetteurs-récepteurs LTE et NR, en accordant une attention toute particulière à l'amélioration de l'efficacité énergétique et à la réduction des interférences.

5. Une première phase toujours basée sur un signal OFDM

Bien que de nombreuses formes d'ondes candidates aient été proposées pour la 5G, la première phase de la NR utilise une version du multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM). La version OFDM spécifique utilisée dans la liaison descendante 5G NR est à préfixe cyclique, et OFDM est la forme d'onde adoptée par le LTE pour le signal de liaison descendante. Cependant, contrairement à la technologie LTE, la 5G NR utilise également des formes d'onde basées sur CP-OFDM et DFT-S-OFDM dans la liaison montante. De même, et contrairement au LTE, la 5G NR permet une variation significative de l'espacement des sous-porteuses. Alors que les sous-porteuses LTE étaient presque toujours espacées de 15 kHz, la 5G NR permet un schéma flexible dans lequel les sous-porteuses sont espacées de 15 kHz x 2n. Dans la 5G NR, l'espacement maximal autorisé des sous-porteuses est de 240 kHz, et il est réservé au scénario dans lequel la bande passante porteuse de 400 MHz est utilisée.

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