从系列:了解5G NR标准
马克•barberi MathWorks
学习5G NR波形、帧结构和数字命理学背后的基础知识。本视频介绍了OFDM波形,以及5G NR中支持的不同子载波间距。您还将了解不同子载波间距对插槽和子帧的影响。万博1manbetx
然后这个视频带你通过载波和带宽部分的概念,并解释自适应带宽部分如何帮助降低功耗。您还将了解资源块和为什么零子载波在5G NR调制。
这是我们“5G解释”系列的新一集。在本视频中,我们讨论5G NR波形、帧结构和数字命理学的基础知识。我们将研究OFDM波形,这是5G NR非常重要的特性,以适应不同的子载波间隔及其对槽和子帧的影响。然后,我们将探讨运营商和带宽部分的概念,并看看5G NR中的资源块与LTE有何不同。
5G NR将波形定义为带循环前缀的OFDM。它还降低了波形的保护频带,这意味着5G波形不像在LTE中那样限制在90%的带宽。和LTE一样,该标准没有指定任何特定的技术来限制带宽和频谱泄漏。一些著名的技术,如滤波OFDM和加窗OFDM,已经得到了广泛的关注。您可以通过MathWorks通信系统工具箱附带的一个示例轻松地尝试它们。
许多5G特性的关键是,5G NR中的子载波间距不只是一个值,如LTE中的15千赫兹,而是15千赫兹的2倍幂,最高可达240千赫兹,如第一行所示。因此,由于OFDM符号持续时间是子载波间距的倒数,符号持续时间为最高子载波间距的2、4、8或16倍。
同时,相同数量的子载波间隔越远,占用的带宽就越大。这是第三条线。最大支持带宽为50兆赫(万博1manbetx间隔为15千赫),在120千赫(间隔为120千赫)时,每次增加一倍,分别达到100兆赫、200兆赫和400兆赫。最高子载波间距为240千赫时,支持的子载波数减半,这意味着带宽仍为400兆赫。万博1manbetx
那么拥有不同的子载波间距有什么好处呢?首先,更高的子载波间距会增加带宽,就像我们刚才讨论的那样。同时,它缩短了一个OFDM符号的传输时间,从而使物理层的延迟更短。
5G NR保留了10毫秒帧划分为10个1毫秒子帧的概念。也有插槽的概念,但它的定义不同于插槽的LTE。一个插槽被定义为14个OFDM符号,这在LTE中相当于一帧一次或一毫秒。由于可变的子载波间距,每个子帧的插槽数量也是可变的。
当子载波间距加倍时,由于OFDM符号长度减半,槽长也减半。由于这个原因,每个子帧的插槽数量加倍。该表的最后一列显示了这一点。此外,幻灯片底部的图片说明了随着子载波间距的增加,它的槽长度的缩短。
到目前为止,我忽略了一些参数之间存在相互依赖的事实。这里,我想介绍对载波频率的依赖性。频率范围1,或FR1,是在6千兆赫以下的载波频率。在这个范围内,只有15、30或60千赫的副载波间隔可用。FR2对应于毫米波频率,数据传输只能使用60或120千赫兹的子载波间隔。最后,请注意,240千瓦的间隔是为非数据通道保留的,即同步信号块,这在本系列的另一集《5G解释》中有描述。
再深入了解一下槽位结构的细节,5G使用了与LTE相同的思想,其中一个槽位的第一个OFDM符号的循环前缀要比后面六个的循环前缀长。这就引出了一个问题,当在同一带宽内有多个子载波间隔时,符号如何对齐。我们在此声明,5G NR定义了所有子载波间距的循环前缀长度,这样OFDM符号就可以规则排列,而不受子载波间距的影响,如图所示。
现在有必要介绍两个概念,载波和带宽部分。对于每一种命理学,都定义了一个载体。载波的特征是子载波间隔、一些资源块和一个启动资源。每个载波对应一个OFDM资源网格。
在这里我们可以看到MathWorks 5G工具箱中如何定义载波的两个例子,一个有15千赫兹的子载波间距和216个资源块,一个有30千赫兹的子载波间距在106个资源块。更大的子载波间隔意味着106个资源块覆盖几乎相同的带宽,以15千赫兹的频率216个资源块。
现在让我们看看带宽部分。带宽部分还具有子载波间隔、若干资源块和启动资源。带宽部分与具有相同子载波间距的载波相关联。但通常有几个带宽部分具有相同的载波间距。带宽部分可以看作是解决终端可用频谱的一种方法。
带宽部分解决了以下问题:—一些设备可能无法接收全部带宽。记住,带宽可以大到400兆赫。此外,即使设备能够接收到更大的带宽,如果它可以用更小的带宽来解决,它也会节省电力,因为它在那个时间点不需要高数据速率。在这里,您还可以看到如何通过定义子载波间距、带宽和每个带宽部件的位置,轻松地配置MathWorks 5G工具箱中的带宽部件。
一个终端最多可以关联四个带宽部分。但是一个终端一次只能有一个单独的带宽部分活动。这些带宽部分是预先配置的,可以指示终端随时间在这些不同的带宽部分之间切换。在这个图中,我们可以看到UE在带宽第1部分和第2部分之间切换,然后返回到第1部分,然后切换到带宽第3部分,带宽第3部分覆盖了更大的带宽——当更多的数据必须与genode B交换时。
5G NR中资源元素的定义与LTE相同。它是最小的时频单位,它是一个子载波和一个OFDM符号。另一方面,一个资源块被定义为一组12个子载波,没有关联的时间。您可能还记得,在LTE中,一个资源块被定义为由7个OFDM符号组成的12个子载波。
最后,注意直流副载波在5G NR中调制,而在LTE中保持未调制。不同的原因是在5G NR中,带宽部分和因此传输不需要以载波带宽为中心。因此,零子载波在5G NR OFDM网格中没有任何特定的作用。
关于5G NR波形、帧结构和数字命理学的“5G解释”系列视频到此结束。
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