5G解释:5G波形,框架结构和命理学
从系列中:5 g教程
了解5G NR波形、框架结构和数字命理学背后的基础知识。本视频将介绍OFDM波形,以及5G NR支持的不同子载波间距,还将了解不同子载波间距对插槽和子帧的影响。金宝app
本视频将介绍载波和带宽部件的概念,并解释自适应带宽部件如何帮助降低功耗。您还将了解资源块以及为什么在5G NR中对零子载波进行调制。
这是我们“5G解释”系列的新一集。在本视频中,我们将讨论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的重要特征,以适应不同的子载波间距及其对插槽和子帧的影响。然后,我们将探索运营商和带宽部分的概念,并了解5G NR中的资源块与LTE有何不同。
5G NR将波形定义为循环前缀的OFDM。它还降低了波形的保护频带,这意味着5G波形不像LTE那样限制在90%的带宽内。与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或窗口OFDM,已经得到了很多关注。您可以通过MathWorks通信系统工具箱附带的一个示例轻松地试用它们。
许多5G功能的关键是,5G NR中的子载波间距不仅可以取一个值,在LTE中为15千赫兹,而且可以取15千赫兹的2倍至240千赫兹的幂,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,对于最高的子载波间距,符号持续时间缩小了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。这是在第三行可以看到的。支持的最大带宽在15千赫金宝app兹间隔时为50兆赫,在120千赫兹间隔时每次都翻一番,达到100、200和400兆赫。对于240千赫兹的最高子载波间距,支持的子载波数量减半,这意味着带宽仍然是400兆赫。金宝app
那么使用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,正如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,因此在物理层实现了更短的延迟。
5G NR保留了10毫秒帧划分为10个1毫秒子帧的概念。虽然也有插槽的概念,但其定义与LTE中的插槽不同。一个插槽定义为14个OFDM符号,在LTE中相当于1帧或1毫秒。由于可变的子载波间距,每个子帧的槽数也是可变的。
当子载波间距加倍时,槽长度减半,因为OFDM符号长度减半。由于这个原因,每个子帧的槽数翻了一番。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其槽长度的缩短。
到目前为止,我忽略了一些参数之间存在相互依赖的事实。在这里,我想介绍一下对载频的依赖性。频率范围1 (FR1)表示低于6千兆赫的载频。在这个范围内,只有15、30或60千赫兹的子载波间距可用。对于对应毫米波频率的FR2,数据传输只能使用60或120千赫兹的子载波间距。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。
稍微深入一点槽结构的细节,5G使用与LTE相同的思想,其中槽的第一个OFDM符号的循环前缀比后面六个的循环前缀长。这就引出了一个问题:当在同一带宽内存在混合的子载波间距时,符号如何对齐。让我们在这里声明5G NR以这样一种方式定义所有子载波间距的循环前缀长度,即OFDM符号有规律地对齐,而不考虑子载波间距,如图所示。
现在有必要介绍两个概念,载波部分和带宽部分。对于每种命理学,都定义了一个载体。载波的特征是子载波间距、若干资源块和起始资源。每个载波对应一个OFDM资源网格。
我们可以在这里看到两个如何在MathWorks 5G工具箱中定义载波的示例,一个具有15千赫兹子载波间距和216个资源块,另一个具有30千赫兹子载波间距,包含106个资源块。更大的子载波间距意味着106个资源块覆盖几乎相同的带宽与216个资源块在15千赫兹。
现在让我们看看带宽部分。一个带宽部分还具有子载波间距、若干资源块和起始资源的特征。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。带宽部分可以被视为一种解决终端可用频谱的方法。
带宽部件主要解决以下问题:—部分设备可能无法接收到全部带宽。记住,带宽可以达到400兆赫。此外,即使一个设备能够接收更大的带宽,如果它可以用更小的带宽来处理,它也会节省电力,例如,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每个带宽部分的子载波间距、带宽和位置,在MathWorks 5G工具箱中轻松配置带宽部分。
一个终端最多可以关联四个带宽部件。但是一个UE一次只能有一个活动的带宽部分。这些带宽部分是预先配置的,并且可以指示UE随着时间在这些不同的带宽部分之间切换。在该图中,人们可以看到UE在带宽部分1到2之间切换,再回到1,然后切换到带宽部分3,这涵盖了更大的带宽——可能当更多的数据必须与基因B交换时。
5G NR中资源元素的定义与LTE相同。它是最小的逐频单位,由一个子载波和一个OFDM符号组成。另一方面,一个资源块定义为一组12个子载波,没有关联的时间长度。您可能还记得,在LTE中,一个资源块由7个OFDM符号定义为12个子载波。
最后,请注意,DC子载波在5G NR中是调制的,而在LTE中是未调制的。造成这种差异的原因是,在5G NR中,带宽部件和传输不需要集中在运营商带宽中。因此,零子载波在5G NR OFDM网格中没有任何特定的作用。
这是关于5G NR波形、帧结构和命理学的“5G解释”系列视频的最后一集。
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