首先，5G NR中的波形采用了具有循环前缀的OFDM技术。这种技术可以降低保护频带，不像LTE中那样占用带宽。此外，5G NR波形还具备多载波波形，如CP-OFDM、W-OFDM等，这些波形在性能指标上有着各自的特点。在MATLAB中，我们可以通过通信系统工具箱的示例进行测试。
5G NR的一个重要特性是子载波间隔（SCS）的选择性。SCS不仅可以采用与LTE相同的15KHz，还可以是2的幂乘以15KHz，最高可达240KHz。这样的设计可以适应不同的应用场景，为高速低时延创造条件。例如，较高的子载波间隔可以增加带宽，缩短OFDM符号的传输时间，提高传输速度。
然而，SCS的选择也会带来一些挑战。例如，符号持续时间缩短，每个slot的时间也缩短，这要求信号处理速度更快。因此，在高速低时延应用中，如何平衡传输速度和信号处理速度，是5G NR需要解决的一个重要问题。
接下来，我们来看看5G NR的帧结构。5G NR的帧结构与LTE类似，由多个时隙和子帧组成。每个时隙包含多个slot，每个slot可以用于传输数据或控制信息。5G NR的帧结构设计更加灵活，可以根据不同的场景进行调整。
在资源块（RB）方面，5G NR的RB与LTE的RB有所不同。5G NR的RB不仅包含子载波，还包括频域和时间域的资源。这意味着5G NR的RB可以更加灵活地分配给不同的用户和场景。
最后，5G NR的参数集也是其重要特性之一。参数集包含了多个参数，如SCS、CP长度、资源块分配等。这些参数可以根据不同的场景进行调整，以满足不同的需求。
总结来说，5G NR的物理层设计在波形、帧结构、参数集等方面都进行了优化，以适应高速低时延、大连接数等应用场景。然而，这些设计也带来了新的挑战，需要我们在实际应用中不断探索和优化。
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?
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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。
