El espacio entre subportadoras es un parámetro crucial en los sistemas de comunicación inalámbrica 5G (quinta generación) y LTE (evolución a largo plazo). Se refiere a la separación de frecuencia entre subportadoras individuales dentro de un canal de comunicación. La elección del espaciado de subportadora tiene implicaciones para el rendimiento del sistema, la eficiencia espectral y la compatibilidad con diferentes escenarios de implementación. Exploremos el espacio entre subportadoras en detalle tanto para 5G como para LTE:
Espaciado entre subportadoras en LTE:
- LTE OFDM (multiplexación por división de frecuencia ortogonal):
- En LTE, las transmisiones de enlace descendente (DL) y ascendente (UL) utilizan OFDM, que divide el espectro de frecuencia disponible en múltiples subportadoras ortogonales.
- LTE normalmente emplea dos espaciados de subportadora: 15 kHz y 7,5 kHz.
- La separación entre subportadoras de 15 kHz es la configuración estándar, lo que proporciona un equilibrio entre la eficiencia espectral y la complejidad del sistema.
- La separación entre subportadoras de 7,5 kHz se utiliza en escenarios que requieren mayor precisión, como los servicios de posicionamiento.
- Prefijo cíclico:
- Las subportadoras LTE están espaciadas de una manera que les permite ser ortogonales entre sí, minimizando la interferencia.
- Se agrega un prefijo cíclico a cada símbolo para protegerlo contra interferencias entre símbolos y desvanecimiento por trayectos múltiples.
- La duración del prefijo cíclico depende del espaciado de subportadora elegido.
- Canales de control de enlace descendente:
- Los canales de control de enlace descendente en LTE, como el canal de control de enlace descendente físico (PDCCH) y el canal indicador de formato de control físico (PCFICH), se asignan a bloques de recursos específicos según el espaciado de subportadora.
- Canales de control de enlace ascendente:
- El espaciado de subportadora influye en la estructura y el mapeo de los canales de control de enlace ascendente, como el canal de control de enlace ascendente físico (PUCCH).
Espaciado entre subportadoras en 5G:
- 5G NR (Nueva Radio) OFDM:
- 5G NR también utiliza OFDM como base para transmisiones de enlace descendente y ascendente, pero introduce flexibilidad en la elección de espaciamientos de subportadoras.
- 5G NR admite múltiples espaciamientos de subportadoras, lo que ofrece más adaptabilidad a diversos escenarios de implementación.
- Las separaciones entre subportadoras comunes en 5G NR incluyen 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz y 120 kHz.
- Numerología en 5G NR:
- 5G NR introduce el concepto de numerología, que define el espaciado de subportadora, la duración del intervalo y otros parámetros de tiempo-frecuencia.
- Diferentes numerologías admiten diferentes casos de uso. Por ejemplo, un espacio entre subportadoras más pequeño puede ser adecuado para una cobertura de área amplia, mientras que un espacio más grande puede usarse para velocidades de datos mejoradas en entornos específicos.
- Mini-tragamonedas y flexibilidad:
- 5G NR introduce miniranuras, lo que permite una programación más flexible de los recursos de comunicación.
- La flexibilidad en el espaciado de subportadora y la numerología admite diversos escenarios de implementación, incluida la banda ancha móvil mejorada (eMBB), la comunicación masiva de tipo máquina (mMTC) y la comunicación ultraconfiable de baja latencia (URLLC).
- Mejoras para URLLC:
- La capacidad de configurar espacios de subportadora más pequeños, duraciones de ranuras más cortas e intervalos de tiempo de transmisión (TTI) reducidos en 5G NR admite una comunicación ultraconfiable de baja latencia, abordando los estrictos requisitos de los casos de uso de URLLC.
- Extensiones de rango de frecuencia:
- 5G NR permite extensiones del rango de frecuencia a bandas de ondas milimétricas, donde se pueden emplear espaciamientos más amplios entre subportadoras para aprovechar el espectro disponible de manera eficiente.
Resumen:
- LTE:
- Separaciones de subportadoras comunes: 15 kHz (estándar) y 7,5 kHz (para mayor precisión).
- Separaciones entre subportadoras fijas con menos flexibilidad en comparación con 5G.
- 5G NR:
- Múltiples espaciamientos de subportadoras: 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz.
- Introducción de la numerología para lograr flexibilidad en los parámetros de tiempo-frecuencia.
- Admite diversos escenarios de implementación a través de numerologías configurables.
En conclusión, tanto LTE como 5G aprovechan OFDM con espaciado de subportadoras, pero 5G NR introduce una mayor flexibilidad con múltiples espaciados y numerología. Esta flexibilidad permite que 5G aborde una gama más amplia de casos de uso y escenarios de implementación, contribuyendo a la adaptabilidad y eficiencia de las redes 5G.