BS with 5G physical layer parameters based on National

I.  I

In accordance with the concept of development of 

beyond, a significant increase in mobile traffic is expected due 

to factors such as an increase in the share of HD/UHD video 

broadcasts, a rapid growth in the number of user devices and an 

increase in mobile application traffic. Further development of 

mobile communication systems will require the introduction of 

new affordable devices with high user-grade quality of 

services, or quality of experience (QoE) and high quality of 

service (QoS). This causes the necessity of the development of 

innovative technical solutions in this area. The key parameters 

characterizing the capabilities of modern mobile 

communication systems include: 

•  peak data transfer rate (for one user in ideal conditions, 

Gbit/s); 

•  data transfer rate through the user interface (for a single 

user in the entire coverage area, Gbit/s); 

•  latency (time to transfer the packet from transmitter to 

receiver, ms); 

•  mobility (maximum speed for which a given quality of 

service can be achieved, km/h); 

•  connection density (the number of connected and 

accessible devices per area unit, km

2

); 

per unit of energy consumption, bit/J); 

•  spectrum efficiency (average data transmission rate in a 

cell, bps/Hz); 

•  area traffic capacity (total capacity in a geographic area, 

Mbps/m

). 

enhanced mobile broadband communications such as high-

speed network parameters, mobility, spectral and energy 

efficiency are the most significant. At the same time, along 

with the challenges arising from the implementation of the 

physical layer of devices of the fifth generation, including the 

use of new frequency bands, there are some difficulties 

connected to the development of algorithms and software for 

5G systems. 

At the moment, there is a tendency to develop and 

implement pilot 5G projects using the existing infrastructure 

and deploy 5G over LTE or LTE Advanced Pro networks, 

inserting changes to the physical and data link layers. At the 

moment frequency bands FR1 450 MHz – 6000 MHz and FR2 

24250 MHz – 52600 MHz are defined for 5G systems, and 

each of the given band is also divided into sub-bands. The 

lower FR1 band is used more intensively in 5G projects, 

however, the implementation of the physical layer even in this 

band have certain difficulties due to the shift in the 

implementation of communication devices functions from the 

hardware to the software part. The development of algorithms 

and software that implement the basic functions of the base 

station (BS) require fast prototyping tools. The methods 

obtained can then be used on various facilities that meet the 

requirements of 5G. The working out of new approaches to 

achieve the desired characteristics of 5G communication 

system with the use of rapid prototyping allows making a fast 

transition to the software design. The successful experience of 

prototyping, described in [1, 2, etc.] allows to conclude that the 

use of software and hardware tools for fast prototyping will 

speed up the development of key nodes of the 5G 

communication systems.  

In June 2018, 3GPP Group made publicly available Release 

15, which describes the first phase of development of the fifth-

generation mobile communication networks [3]. In particular, a 

list of basic requirements for base stations of a new generation 

of mobile communications has been presented. The analysis of 

these requirements shows that the creation of 5G BS in the near 

future is possible. First of all, such an implementation is 

available on National Instruments fast prototyping tools in the 

frequency range FR1. In this case, parallel development of the 

software and algorithmic basis of 5G devices should be 

1565 

 

accompanied by the development of the perspective hardware 

of the device to ensure the possibility of mass production of 

microchips. 

II.  B

ASE 

S

TATION 

T

YPES

 

3GPP Release 15 describes several types of the fifth 

generation base stations depending on how they are 

implemented. It should be mentioned that in this release there 

is no BS classification according to the usage scenario, 

however, the presented BS types are divided into classes 

according to the size of the service area. The BS types and their 

main features are described below. 

A.  BS type1-С 

Base station type 1-C is a distributed structure in both the 

transmitting and receiving parts. BS type 1-С is similar in its 

structure with distributed base stations used in 4th generation 

of mobile communication. It includes as well as 4G BS a 

separate remote antenna module and a transceiver module 

located in a telecommunication BS-cabinet. Additional 

modules can also be used between the BS cabinet and the 

antenna module: a filter and a power amplifier. The use of 

these modules depends on the size of the area where the type 1-

C base station will operate. 

The required parameters of the base station type 1-C are 

presented in Table 1. They should be achieved at the output of 

the transceiver module (BS cabinet) in the absence of a power 

amplifier and filter and at the antenna connector in the presence 

of a power amplifier and filter [4]. Thus, the presence of these 

two elements should not have an impact on the signal level in 

the radio channel. 

B.  BS type 1-H 

The base station type 1-H architecture is adapted to the use 

of MIMO system. It has an array of transceivers (transceiver 

unit array, TRXUA), each of which connects through its 

channel to a composite antenna array, which has at its input a 

radio distribution network (RDN) module. The number of 

transmission modules is determined at the system design stage 

depending on what type of MIMO is needed to be 

implemented. The characteristics of the BS type 1-H presented 

in Table 1 should be determined at the input of the composite 

antenna. 

Base stations type 1-C and 1-H should operate in the 

frequency band FR1. BS classes of both types depend on the 

coverage area and are allocated according to the minimum 

coupling loss. Macrocells are considered for the Wide Area and 

Medium Range classes, and picocells for the Local Area class. 

Note that sensitivity power level in Table 1 corresponds to 

channel bandwidth 20, 25, 30, 40 or 50 MHz with sub-carrier 

spacing equal to 15 kHz. 

According to the requirements [4] a spectrum allocation 

where a BS operates can either be contiguous or non-

contiguous. For BS operation in non-contiguous spectrum, 

some requirements apply both at the BS RF bandwidth edges 

and inside the sub-block gaps. For each such requirement, it is 

stated how the limits apply relative to the Base Station RF 

bandwidth edges and the sub-block edges respectively. 

TABLE I.  

BS

 

T

YPES 

1-C

 AND 

1-H

 

P

ARAMETRES

 

tải về 439.03 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: