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目录标题

  • 3GPP协议历程
    • 4G:LTE(Release 8 到 Release 13)
    • 5G:5G NR(Release 15 到 Release 18+)
  • 5G NR 协议规范表
  • 5G占用频段
  • 采样频率、子载波间隔计算
  • 子载波、时隙与OFDM符号
  • LTE

3GPP协议历程

4G:LTE(Release 8 到 Release 13)

3GPP Release 8(2008):第一个 4G 标准,引入了 LTE(Long Term Evolution)。

3GPP Release 9(2009):增强了 LTE 的功能。

3GPP Release 10(2011):引入了 LTE-Advanced,满足 ITU 对 4G 的要求。

3GPP Release 11(2012):进一步优化 LTE-Advanced。

3GPP Release 12(2014):支持载波聚合、更高阶 MIMO 等。

3GPP Release 13(2016):引入了 LTE-Advanced Pro。

特点:高速数据传输,支持高清视频流、低延迟应用。

5G:5G NR(Release 15 到 Release 18+)

3GPP Release 15(2018):第一个 5G 标准,定义了 5G NR(New Radio)和非独立组网(NSA)架构。

3GPP Release 16(2020):引入了 5G 独立组网(SA)架构,支持超低延迟和高可靠性应用(如工业物联网)。

3GPP Release 17(2022):进一步扩展 5G 功能,支持更多频段和垂直行业应用。5G access via Satellite/Non-Terrestrial (NTN) link, Multi-(U)SIM, Messaging improvements, NR增强(1024QAM, Enhanced NR support for HST, FeMIMO, Power saving)

3GPP Release 18(2023年12月):引入 5G-Advanced,进一步提升性能和效率。5G-Advanced, MIMO Evolution for Downlink and Uplink, AI/MI for NR, network energy savings, NR coverage enhancements

特点:超高速率、超低延迟、海量连接,支持增强移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟通信(URLLC)和大规模机器通信(mMTC)。

5G NR 协议规范表

https://blog.csdn.net/LTC_1234/article/details/142617054
分为四个大类:5G架构相关协议、5G新空口相关协议、无线接入网相关协议、终端相关协议

在这里插入图片描述
重点:38.211、

5G占用频段

在5G NR(New Radio)协议中,FR1和FR2是定义的两个主要频率范围:

  • FR1 (Frequency Range 1):这个频段也被称为sub-6GHz频段,因为它覆盖了从450 MHz到6 GHz的频率。FR1频段的特点是它包含了较低频率的波,这些波具有较好的传播特性,可以更远距离地传输并且更容易穿透建筑物和其他障碍物。因此,FR1适合于广泛的覆盖区域,包括农村地区以及城市环境中的大面积覆盖。

  • FR2 (Frequency Range 2):这个频段通常被称为毫米波(mmWave),它的频率范围是从24.25 GHz到52.6 GHz。FR2频段提供了极高的数据传输速率和非常低的延迟,但其信号传播距离较短,并且容易受到物理障碍的影响。因此,FR2更适合用于人口密集的城市中心、室内场所或特定的热点区域,如体育场馆、机场等地方。

FR1/sub-6GHz倾向于提供更广泛的服务覆盖,而FR2/mmWave则专注于高容量、高速度的数据传输。

采样频率、子载波间隔计算

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传输参数集合配置
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无线帧结构:
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子载波、时隙与OFDM符号

在5G NR(New Radio)和4G LTE等现代无线通信系统中,子载波、时隙和OFDM符号是定义物理层数据传输的关键参数。它们之间的关系如下:

  1. 子载波(Subcarrier)

    • 子载波是OFDM(正交频分复用)技术中的基本频率单元。每个子载波携带一个调制符号,并且多个子载波一起组成一个OFDM符号。
    • 在5G NR中,标准的子载波间隔可以是15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz或240 kHz,具体取决于使用的场景和需求。例如,在FR1(sub-6GHz)频段,常见的子载波间隔为15 kHz或30 kHz,以平衡覆盖范围和容量;而在FR2(毫米波)频段,则可能使用更大的子载波间隔如120 kHz或240 kHz,以应对更高的路径损耗并简化同步和定时要求。
    • 较大的子载波间隔意味着每个OFDM符号的时间长度较短。这减少了符号间干扰的风险,尤其是在多径传播严重的环境中,可以允许更短的循环前缀(CP),从而提高频谱效率。因此,在高多普勒频移或快速移动场景下,较大的子载波间隔有助于维持信号质量。
    • 在相同的总带宽内,更大的子载波间隔会减少总的资源块数
    • 较大的子载波间隔则产生较短的时隙。较短的时隙提供了更高的调度灵活性,使基站能够更快地响应变化的信道条件,并根据用户的需求动态分配资源,理论上可以提升整体吞吐量。
    • OFDM系统将整个带宽划分为多个正交的子载波。每个子载波可以独立地携带一个符号。例如,如果系统有64个子载波,那么每个OFDM符号可以携带64个符号(每个符号对应一个子载波)。
  2. OFDM符号(OFDM Symbol)

    • OFDM符号是在时间域上由一系列并行的子载波构成的数据块。每一个OFDM符号代表了一段时间内的所有子载波上的信息。
    • 每个OFDM符号包括有用的数据部分以及保护间隔(通常是循环前缀CP),以防止符号间干扰(ISI)。循环前缀有助于对抗多径效应带来的延迟扩展问题。
    • OFDM系统将整个带宽划分为多个正交的子载波。每个子载波可以独立地携带一个符号。例如,如果系统有64个子载波,那么每个OFDM符号可以携带64个符号(每个符号对应一个子载波)。
    • 时域OFDM信号的物理意义
      • 如果使用N点IFFT,则时域OFDM信号由 N N N个采样点组成。例如,如果使用1024点IFFT,则时域OFDM信号是一个包含1024个采样点的序列。
      • 时域OFDM信号是多个子载波在时域上的叠加结果
      • 由于子载波是正交的,它们在时域上相互叠加,形成一个复杂的波形。
      • 这个波形包含了所有子载波的信息,可以通过FFT(快速傅里叶变换)重新分解为频域的子载波符号。
  3. 时隙(Slot)

    • 时隙是时间维度上的最小调度单位,它由若干个连续的OFDM符号组成。在一个时隙内,可以安排不同类型的控制信道或数据信道。
    • 根据不同的子载波间隔,一个时隙包含的OFDM符号数量也不同。例如,在15 kHz子载波间隔下,一个时隙包含14个OFDM符号;而在30 kHz子载波间隔下,则为14个或7个OFDM符号(取决于是否使用扩展循环前缀)。

综上所述,子载波是在频域上划分资源的基本单位,而OFDM符号则是这些子载波在特定时间段上传输的信息集合。时隙则是对这些OFDM符号进行组织的时间框架,使得网络能够有效地管理和调度无线资源。通过这种方式,5G NR和其他基于OFDM的系统能够在复杂多变的无线环境中实现高效可靠的数据传输。


资源网格:
在这里插入图片描述

LTE

在LET中的配置如下:
在这里插入图片描述
LTE支持2种无线帧结构,分别是无线帧结构1(LTE-FDD)和无线帧结构2(LTE-TDD)。

  • 对于FDD而言,上下行传输是通过频域区分开的,在每个无线帧内,10个子帧都可用于上行传输和下行传输。
    在这里插入图片描述

  • TDD的帧时长为10ms,其由10个子帧组成(10个子帧又分为两个长达5ms的半帧,half-frame),而每个子帧可由2个连续时隙或者由DwPTS(下行导频时隙)、GP(保护间隔)、UpPTS(上行导频时隙)组成。
    在这里插入图片描述

    • TDD与FDD的区别在于:
      ① TDD中只有部分子帧用于上行传输,部分子帧用于下行传输,即通过时域区分上下行传输;
      ② TDD中的子帧包括正常子帧和特殊子帧。
http://www.dtcms.com/wzjs/32391.html

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