从系列:了解5G NR标准
马克•barberi MathWorks
学习5G NR波形、框架结构和数字命理学的基础知识。本视频介绍了OFDM波形,以及5G NR中支持的不同副载波间隔。您还将了解不同副载波间隔对槽和子帧的影响。金宝app
本视频将带您了解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。您还将了解资源块以及为什么在5G NR中调制零副载波。
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、框架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,以适应不同的副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将波形定义为带有循环前缀的OFDM。它还降低了波形的保护频带,这意味着5G波形不像LTE时被限制在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或加窗OFDM,已经得到了很多的关注。您可以使用MathWorks通信系统工具箱附带的示例轻松地试用它们。
许多5G功能的关键是,5G NR的副载波间距不仅可以是一个值,在LTE中是15千赫兹,还可以是15千赫兹的2倍,最高可达240千赫兹,如第一行所示。因此,由于OFDM的符号持续时间是子载波间隔的倒数,所以对于最高的子载波间隔,符号持续时间缩短为2、4、8或16倍。
与此同时,当子载波的数量相等时,间隔越远,占用的带宽越大。这是第三条线。支持的最大带宽为50mh金宝appz,间隔为15khz;支持的最大带宽为100mhz、200mhz、400mhz,间隔为120khz。最高子载波间距为240千赫兹时,支持的子载波数减半,带宽仍为400兆赫。金宝app
那么不同的子载波间隔有什么好处呢?首先,正如我们刚才讨论的,较高的子载波间距会增加带宽。同时,它缩短了一个OFDM符号的传输时间,从而缩短了物理层的延迟。
5G NR保留了将10毫秒帧分成10个1毫秒子帧的概念。也有插槽的概念,但它的定义与LTE中的插槽不同。一个插槽定义为14个OFDM符号,对应LTE中一帧或一毫秒。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,由于OFDM符号长度减半,槽长度减半。因此,每个子帧的槽数翻倍。这在该表的最后一列中显示。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,我想介绍载波频率的依赖性。频率范围1,即FR1,用于6千兆赫以下的载波频率。在这个范围内,只有15、30或60千赫兹的副载波间隔可用。对于与毫米波频率相对应的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。
更深入地了解插槽结构的细节,5G使用了与LTE相同的理念,一个插槽的第一个OFDM符号的循环前缀比接下来6个插槽的循环前缀长。这回避了一个问题,即当在相同的带宽内存在子载波间隔的混合时,符号如何对齐。让我们在这里声明,5G NR定义了所有副载波间隔的循环前缀长度,这种方式使得OFDM符号有规律地对齐,而不考虑副载波间隔,如图所示。
现在介绍两个概念,载波和带宽部分是有帮助的。对于每一个命理学,定义了一个载体。载波的特征是子载波间隔、资源块的数量和启动资源。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,具有106个资源块。较大的子载波间距意味着106个资源块在15千赫兹时覆盖的带宽几乎与216个资源块相同。
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、一些资源块和一个启动资源的特征。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。带宽部分可以看作是解决UE可用频谱的一种方法。
带宽部分可以解决以下问题:—部分设备可能无法接收到全带宽。请记住,带宽可以高达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寻址,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,轻松地在MathWorks 5G工具箱中配置带宽部分。
一个UE最多可以关联4个带宽部分。但是一个终端在同一时间只能有一个带宽部分活动。这些带宽部分是预先配置的,UE可以根据时间指示在这些不同的带宽部分之间进行切换。在这张图上,可以看到UE在带宽第1部分和第2部分之间切换,回到第1部分,然后到带宽第3部分,这覆盖了更大的带宽——可能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,即一个副载波和一个OFDM符号。另一方面,资源块定义为一组12个子载波,没有关联的时间持续时间。你可能还记得,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,请注意,直流副载波在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,带宽部分和因此传输不需要以载波带宽为中心。因此,零副载波在5G NR OFDM网格中没有任何特定的作用。
关于5G NR波形、框架结构和命理学的“5G解释”系列视频到此结束。
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