Der Unterträgerabstand ist ein entscheidender Parameter sowohl in den drahtlosen Kommunikationssystemen 5G (fünfte Generation) als auch LTE (Long-Term Evolution). Damit ist der Frequenzabstand zwischen einzelnen Unterträgern innerhalb eines Kommunikationskanals gemeint. Die Wahl des Unterträgerabstands hat Auswirkungen auf die Systemleistung, die spektrale Effizienz und die Kompatibilität mit verschiedenen Einsatzszenarien. Lassen Sie uns den Unterträgerabstand für 5G und LTE im Detail untersuchen:
Unterträgerabstand in LTE:
- LTE OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing):
- Bei LTE verwenden die Downlink- (DL) und Uplink-Übertragungen (UL) OFDM, das das verfügbare Frequenzspektrum in mehrere orthogonale Unterträger aufteilt.
- LTE verwendet typischerweise zwei Unterträgerabstände: 15 kHz und 7,5 kHz.
- Der Unterträgerabstand von 15 kHz ist die Standardkonfiguration und sorgt für ein Gleichgewicht zwischen spektraler Effizienz und Systemkomplexität.
- Der 7,5-kHz-Unterträgerabstand wird in Szenarien verwendet, die eine höhere Präzision erfordern, wie z. B. Positionierungsdienste.
- Zyklisches Präfix:
- LTE-Unterträger sind so beabstandet, dass sie orthogonal zueinander sind, wodurch Interferenzen minimiert werden.
- Jedem Symbol wird ein zyklisches Präfix hinzugefügt, um Intersymbolinterferenzen und Multipath-Fading zu verhindern.
- Die zyklische Präfixdauer hängt vom gewählten Unterträgerabstand ab.
- Downlink-Steuerkanäle:
- Die Downlink-Kontrollkanäle in LTE, wie z. B. der Physical Downlink Control Channel (PDCCH) und der Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), werden basierend auf dem Unterträgerabstand bestimmten Ressourcenblöcken zugeordnet.
- Uplink-Steuerkanäle:
- Der Unterträgerabstand beeinflusst die Struktur und Zuordnung von Uplink-Steuerkanälen, wie z. B. dem Physical Uplink Control Channel (PUCCH).
Unterträgerabstand in 5G:
- 5G NR (Neues Radio) OFDM:
- 5G NR verwendet auch OFDM als Grundlage für Downlink- und Uplink-Übertragungen, bietet jedoch Flexibilität bei der Wahl der Unterträgerabstände.
- 5G NR unterstützt mehrere Unterträgerabstände und bietet so eine bessere Anpassungsfähigkeit an verschiedene Einsatzszenarien.
- Übliche Unterträgerabstände in 5G NR umfassen 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz und 120 kHz.
- Numerologie in 5G NR:
- 5G NR führt das Konzept der Numerologie ein, das den Unterträgerabstand, die Schlitzdauer und andere Zeit-Frequenz-Parameter definiert.
- Unterschiedliche Numerologien unterstützen unterschiedliche Anwendungsfälle. Beispielsweise kann ein kleinerer Zwischenträgerabstand für eine großflächige Abdeckung geeignet sein, während ein größerer Abstand für verbesserte Datenraten in bestimmten Umgebungen verwendet werden kann.
- Mini-Slots und Flexibilität:
- 5G NR führt Mini-Slots ein, die eine flexiblere Planung von Kommunikationsressourcen ermöglichen.
- Die Flexibilität im Unterträgerabstand und in der Numerologie unterstützt verschiedene Einsatzszenarien, darunter Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Massive Machine-Type Communication (mMTC) und Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC).
- Verbesserungen für URLLC:
- Die Möglichkeit, kleinere Unterträgerabstände, kürzere Slot-Dauer und reduzierte Übertragungszeitintervalle (TTIs) in 5G NR zu konfigurieren, unterstützt eine äußerst zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz und erfüllt die strengen Anforderungen von URLLC-Anwendungsfällen.
- Frequenzbereichserweiterungen:
- 5G NR ermöglicht die Erweiterung des Frequenzbereichs auf Millimeterwellenbänder, wo größere Unterträgerabstände eingesetzt werden können, um das verfügbare Spektrum effizient zu nutzen.
Zusammenfassung:
- LTE:
- Gemeinsame Unterträgerabstände: 15 kHz (Standard) und 7,5 kHz (für höhere Präzision).
- Feste Unterträgerabstände mit weniger Flexibilität im Vergleich zu 5G.
- 5G NR:
- Mehrere Unterträgerabstände: 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz.
- Einführung der Numerologie für Flexibilität bei Zeit-Frequenz-Parametern.
- Unterstützt verschiedene Einsatzszenarien durch konfigurierbare Numerologien.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl LTE als auch 5G OFDM mit Unterträgerabständen nutzen, 5G NR jedoch eine größere Flexibilität mit mehreren Abständen und Numerologie einführt. Diese Flexibilität ermöglicht es 5G, ein breiteres Spektrum an Anwendungsfällen und Einsatzszenarien abzudecken, was zur Anpassungsfähigkeit und Effizienz von 5G-Netzwerken beiträgt.