5G技术已经逐渐渗透到我们的生活中，从简单的数据传输到复杂的物联网应用，它都扮演着关键角色。5G NR，作为5G技术的核心组成部分，其背后的技术原理和特点值得我们深入了解。
5G NR的帧结构是它的一大亮点。它采用了灵活的帧结构设计，可以根据不同的场景和需求进行适配。这种灵活性体现在多个方面，比如时隙和子帧的配置，以及数据传输速率和时延的控制。
在帧结构中，5G NR引入了新的子载波间隔（SCS）概念。SCS的选择不仅关系到带宽的占用，还会影响到数据传输的效率和系统的性能。比如，较高的SCS可以提供更高的数据传输速率，但同时也可能增加系统的复杂度。
5G NR的另一个关键特性是它的波形设计。为了适应不同子载波间隔的需求，5G NR采用了OFDM（正交频分复用）技术，并在此基础上进行了优化。这种设计可以有效地降低信号处理复杂度，同时提高频谱利用率和系统容量。
在资源块（RB）方面，5G NR与LTE有所不同。在5G NR中，每个RB可以包含更多的子载波，这意味着更高的数据传输速率。此外，5G NR的资源块可以根据需要灵活配置，从而满足不同场景下的需求。
除了上述特点，5G NR还引入了一些新的技术，如波束赋形和大规模MIMO。这些技术可以进一步提高系统的覆盖范围和容量，使得5G网络能够支持更多用户和更复杂的业务。
总的来说，5G NR的帧结构、波形设计、资源块配置以及新技术的应用，共同构成了它强大的功能和优秀的性能。随着5G网络的逐步部署，我们有理由相信，它将为未来的通信世界带来更多的可能性。
前言
前面,我们针对5G做了一个简单的介绍,随着标准的发布,一些列技术不断落地,更多行业应用将在未来数十年一一呈现。
为了更好地了解5G NR 物理层,本周我们将针对5G NR的波形、帧结构和参数集等基础知识进行梳理。
5GNR 波形、帧结构与参数集
为适应多种不同子载波间隔的OFDM波形,在5G NR中引入了参数集,子载波间隔不再局限于LTE时代的15KHz,而是根据不同的使用场景,进行适配,这也是5G NR的一个重要特性,并对时隙和子帧产生影响。
什么是载波,什么是部分带宽(BWP),5G NR的资源块RB与LTE的RB有什么区别?
01
5G NR波形
5G NR将波形定义为具有循环前缀的OFDM,这一点与LTE中大放异彩的OFDM如出一辙。
此外,5G NR波形可以降低保护频带,这意味着5G波形不像在LTE中那样被限制在90%的带宽。做过LTE基带的朋友应该还记得,20M带宽,波形却只占用了18M。与LTE一样,在标准中没有制定任何特定技术来限制带宽和频谱泄露,这也是为什么只有一套标准,各通信厂商的设备在基带和射频性能上有着较大差异的原因之一,谁发挥得好,谁就能在市场上多分一杯羹。
一些公认的技术,比如滤波OFDM,加窗OFDM,得到了业界广泛关注。
在前面的文章《5G NR中的多载波波形》中,介绍了CP-OFDM、W-OFDM、F-OFDM、UF-OFDM、DFTS-OFDM以及FBMC-OQAM、FBMC-QAM等多载波波形,并列出了NR波形设计的性能指标KPI。对于选择什么样的波形进行设计,需要根据性能要求进行选择和设计。
对于这些波形,在MATLAB中可以通过通信系统工具箱附带示例进行试用,作为一种参考。
前面提到5G NR中的自造波间隔,具有适应性选择。5G NR的一个关键特征,便是子载波间隔(SCS)不仅可以采用一个与LTE相同的15KHz,还可以是2的幂乘以15KHz,最高可达240KHz。
OFDM符号的持续时间,是子载波间隔的倒数,对于最高的子载波间隔,符号持续时间可以缩短2、4、8或16倍。
同时,对于相同数量的子载波,间隔越远,占用的带宽就越大。
间隔为15KHz时,支持的最大带宽为50MHz。随着子载波间隔增加,最大带宽也会随之翻倍,在间隔为120KHz时,可达400MHz。而当子载波间隔为240KHz时,支持的子载波数减半,因而所能支持的最大带宽,依然为400MHz。
那么,为什么要设定这么多不同的子载波间隔呢?各自有什么优缺点呢?
首先,我们知道,较高的子载波间隔,会增加带宽。与此同时,缩短了OFDM符号的传输时间,从而缩短了物理层的延迟。
也就是传输相同的内容,用的时间减少了,传输相对而言就更快。
天下武功,唯快不破。
物理层信号处理实践缩短,这就为超高速低时延创造了前提条件。
因此,为适应众多不同的应用场景,5G NR中子载波间隔具备选择性。
在想象高速低时延应用时,其实问题也浮出来水面。
每个OFDM符号持续时间缩短了,意味着每个slot的时间也缩短了,假如不能在规定时间范围内将信号处理完成,每一帧的数据处理不过来,这对系统来说,是不可接受的。
