5G NR帧结构与信道

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5G NR帧结构与信道

2024-07-02 02:21| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 5G NR帧结构一、LTE-A系统带宽配置二、5G NR无线帧结构三、5G中OFDM子载波间隔配置 5G NR信道

5G NR帧结构

与LTE固定的15Khz子载波间隔(Subcarrier Spacing, SCS)相比, NR支持多种SCS,可以根据不同参数集变化。NR支持15kHz、30kHz、60kHz、120 kHz和240 kHz等。用公式表示为 Δ f = 2 μ ⋅ 15 k H z \Delta f = 2^{\mu }\cdot 15 kHz Δf=2μ⋅15kHz, μ {\mu } μ就表示参数集,表示SCS是15kHz的整数幂次倍。 在3GPP38.211中,有关于NR子载波间隔类型的总结。

一、LTE-A系统带宽配置

LTE-A系统带宽配置 5G NR和LTE中一帧持续时间都是10ms,每一帧分为10个子帧,一个子帧持续时间为1ms。 在LTE中,SCS和时隙都是固定的,即每个子帧2个时隙,每个时隙0.5ms。 若是normal CP类型,每个时隙包括7个OFDM符号。 其中,每个时隙第一个OFDM符号前部的CP长度为160,其他CP长度为144。第一个符号长度不同的原因仅仅在于为了填满0.5ms的间隙。

N = 2048 × 7 + 160 + 144 × 6 = 15360 N=2048\times 7+160+144\times 6=15360 N=2048×7+160+144×6=15360

也可以用参数来计算:

一个OFDM符号周期: T s y m b o l = 1 15000 = 66.67 u s T_{symbol}=\frac{1}{15000} =66.67us Tsymbol​=150001​=66.67us一个slot内OFDM符号数: N o f d m = 0.5 m s 66.67 u s = 7.5 ⇒ N o f d m = 7 N_{ofdm}=\frac{0.5ms}{66.67us}=7.5\Rightarrow N_{ofdm}=7 Nofdm​=66.67us0.5ms​=7.5⇒Nofdm​=7采样周期: T s = 1 15000 × 2048 = 32.55 n s T_{s}=\frac{1}{15000\times 2048}=32.55ns Ts​=15000×20481​=32.55ns一个slot内采样点数: N s = 0.5 m s 32.55 n s = 15360 N_{s}=\frac{0.5ms}{32.55ns}=15360 Ns​=32.55ns0.5ms​=15360

可见 N = N s N=N_{s} N=Ns​

二、5G NR无线帧结构

5G NR无线帧结构 对于SCS=15kHz来说,一个子帧有1个时隙(time slot),包含14个OFDM符号。 对于SCS=30kHz、60kHz、120 kHz和240 kHz,一个子帧都是14个OFDM符号,因此他们的时隙长度就会相应的减小。可以看出,SCS=30kHz,时隙长度只有0.5ms了,以此类推可以得到其他SCS下的时隙长度。

三、5G中OFDM子载波间隔配置

子载波间隔配置(μ)和CP由高层参数给定,如下表: 5G中OFDM子载波间隔配置 扩展型CP(Extended)仅用于SCS为60kHz的场景。5G NR中每个时隙包含12个(扩展CP)或14个(常规CP)OFDM符号。 在5G NR中,基本单位资源块(Resource Block, RB)不再表示时频域资源,而是仅表示频域资源。这是为了支持更加灵活的帧结构和时隙配置。

5G NR信道

NR使用的多径信道有两种,抽头延迟线(Tapped Delay Line, TDL)模型和集群延迟线(Clustered Delay Line, CDL)模型。 TDL信道模型,即抽头延迟线模型,主要用于简化评估,如非MIMO评估。它在0.5GHz到100GHz的全频率范围内定义,最大带宽为2GHz。TDL模型由一组具有不同衰落系数和不同时延的抽头组成,每个抽头的多普勒频移具有典型的Jakes频谱形状(常用瑞利衰落模型,频谱形状为U型谱)和最大多普勒频移的特征。此外,TDL模型还包括多种类型,如TDL-A、TDL-B、TDL-C等,它们代表了不同的非视距(NLOS)通道剖面,而TDL-D和TDL-E则是为视距(LOS)通道建模而设计的。

CDL信道模型,即簇延迟线模型,与TDL模型在结构和应用上有所不同。虽然两者都用于多径信道建模,但CDL模型可能更注重于模拟信号在传播过程中遇到的更复杂的散射环境。具体的CDL模型细节和应用可能因不同的研究和标准而异,但通常它会更详细地考虑信号在传播过程中遇到的多个散射簇的影响。 在3GPP38.901中,有关于NR信道模型的总结。 一般来说,针对瑞利衰落信道的OFDM系统的仿真,采用TDL-A、TDL-B和TDL-C信道模型。 TDL-A、TDL-B和TDL-C信道模型 相比于LTE不同的是,TDL给出的时延都是归一化后的。因此,可以选择相应的尺度因子进行时延缩放。 标准中也给出了相应的缩放值: 不同模型所需延时扩展



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